Pokroky ve výzkumu lidsko-roboticko-počítačovém

Automatizovaná experimentální zařízení, nazvaná Inteligentní Towing Tank (ITT), provedla kolem 100 000 experimentů během prvního roku provozu. Co by normálně trvalo doktorandovi pět let experimentů, ITT dokázala zvládnout během několika týdnů. Vývoj ITT v laboratoři Hydrodynamiky MIT Sea Grant nás přivádí dále do oblasti lidsko-roboticko-počítačového výzkumu.

ITT automaticky a adaptivně provádí, analyzuje a navrhuje experimenty. Experimenty se zaměřují na zkoumání vírových vibrací (VIV). VIV jsou důležité pro inženýrství mořských staveb, jako jsou mořské vrty, které spojují podmořské ropné vrty s povrchem. S VIV je zapojeno velké množství parametrů.

ITT je řízena aktivním učením a provádí sérii experimentů. V rámci experimentů jsou parametry pro každý další experiment vybrány počítačem. Systém používá metodu “prozkoumat a využít”, která výrazně snižuje počet experimentů potřebných pro mapování a zkoumání komplexních aspektů VIV.

Doktorand Dixia Fan zahájil projekt, když hledal způsob, jak snížit tisíc experimentů, které musely být provedeny ručně. To vedlo k vývoji systému ITT.

Článek byl zveřejněn minulý měsíc v časopise Science Robotics.

Fan je nyní postdoktorandem a projekt byl pracován týmem výzkumníků z programu MIT Sea Grant College a oddělení mechanického inženýrství MIT, École Normale Supérieure de Rennes a Brownovy univerzity. Nový projekt ukazuje typ spolupráce, který může probíhat mezi lidmi, počítači a roboty, aby byly učiněny vědecké objevy rychleji.

ITT je 33-stopý tank a pracuje bez přerušení nebo pozastavení. Výzkumníci by rádi viděli systém použitý v různých oborech, což by mohlo vést k vytvoření nových modelů v nelineárních systémech.

ITT umožnila Fanovi a jeho spolupracovníkům prozkoumat širší parametrický prostor. “Pokud bychom použili tradiční techniky na problém, který studujeme, trvalo by to 950 let, než bychom dokončili experiment,” vysvětlil.

Abyste zkrátili dlouhou dobu, kterou by trval experiment, Fan a tým integrovali do ITT algoritmus regresního učení Gaussian procesu. Tímto způsobem byli výzkumníci schopni snížit počet experimentů, které byly potřebné, na několik tisíc.

Robotický systém je schopen automaticky provádět počáteční sérii experimentů. Poté přebírá částečnou kontrolu nad parametry dalšího experimentu.

Fan obdržel cenu MIT Mechanical Engineering de Florez za “vynikající vynalézavost a tvořivost” při vývoji ITT.

Podle Michaela Triantafyllou, profesora Henryho L. a Grace Dohertyho v oboru oceánové vědy a inženýrství a také doktoranda Fanova, “Dixiin design Inteligentního Towing Tanku je vynikajícím příkladem použití nových metod pro oživení zavedených oborů.”

Triantafyllou byl spoluautorem článku a ředitelem programu MIT Sea Grant College.

“MIT Sea Grant již několik let alokoval zdroje a financoval projekty, které využívají hluboké učení při řešení oceánových problémů, a tyto projekty již začínají přinášet výsledky,” řekl.

MIT je financován Národním úřadem pro oceán a atmosféru a spravován Národním programem Sea Grant. Jedná se o partnerství federální instituce, které kombinuje výzkum a inženýrství na MIT, aby pomohlo řešit oceánové problémy,

Dalšími přispěvateli do článku jsou George Karniadakis z Brownovy univerzity, spojený s MIT Sea Grant; Gurvan Jodin z ENS Rennes; doktorand MIT Yu Ma; a Thomas Consi, Luca Bonfiglio a Lily Keyes z MIT Sea Grant.