AI používá učení s posilováním k navigaci po oceánech

Inženýři z Caltech, ETH Zurich a Harvard pracují na umělém inteligenci (AI), která by mohla umožnit autonomním dronům využívat oceánské proudy k usnadnění jejich navigace. Díky tomuto přístupu nemusí drony bojovat proti proudům.

Výzkum byl zveřejněn v Nature Communications 8. prosince.

John O. Dabiri je Centennial Professor of Aeronautics and Mechanical Engineering a jeden z autorů výzkumu. 

“Když chceme, aby roboti prozkoumali hluboký oceán, zejména ve svorcích, je téměř nemožné je ovládat joystickem z 20 000 stop nad povrchem. Nemůžeme jim také poskytnout data o místních oceánských proudech, které potřebují k navigaci, protože je nemůžeme detekovat z povrchu. Místo toho je v jistém okamžiku nutné, aby oceánské drony mohly samy rozhodovat o tom, jak se pohybovat,” říká Dabiri.

Testování AI

Inženýři otestovali přesnost AI pomocí počítačových simulací a vyvinuli malého robota, který běží algoritmus na počítačovém čipu, který by mohl pohánět mořské drony na Zemi i na jiných planetách. Nakonec by mohli vyvinout autonomní systém, který bude monitorovat stav oceánů planety, a to kombinací s protézami, které byly dříve vyvinuty, aby pomohly medúzám plavat na příkaz. 

Pro tuto metodu je nutné, aby drony samy rozhodly o tom, kam jít a jak se tam dostat. Pravděpodobně budou muset spoléhat na data, která sami sbírají, a to ve formě informací o vodních proudech, které zažívají.

Výzkumníci použili sítě učení s posilováním, aby tento problém vyřešili, a napsali software, který může běžet na malém mikrokontroléru. 

Tým byl schopen použít počítačovou simulaci, aby AI naučil navigovat. Simulovaný plavec měl přístup pouze k informacím o vodních proudech na svém immediate místě, ale byl schopen rychle se naučit, jak využít víry ve vodě, aby se dostal k cíli. 

Tento typ navigace je běžný mezi orly a jestřáby, kteří využívají termálních proudů ve vzduchu a extrahují energii z proudů vzduchu, aby se mohli pohybovat. To jim umožňuje pohybovat se směrem k cíli a šetřit energii. 

https://www.youtube.com/watch?v=8pEATeGo9dQ

Účinné navigační strategie

Podle týmu by jejich algoritmus učení s posilováním mohl také naučit navigační strategie, které jsou účinnější než ty, které používají ryby v oceánu.

“Původně jsme doufali, že AI bude moci konkurovat navigačním strategiím, které již byly nalezeny u skutečných plavců, takže nás překvapilo, když jsme viděli, že se naučil ještě účinnější metody pomocí opakovaných pokusů na počítači,” říká Dabiri.

Výzkumníci nyní budou testovat AI na různých typech proudových poruch, se kterými se setká v oceánu. Toho dosáhnou kombinací svých znalostí oceánské fyziky proudů s strategií učení s posilováním.

Peter Gunnarson je doktorand na Caltech a hlavní autor článku.

“Nejenže se bude učit robot, ale budeme se učit i my o oceánských proudech a o tom, jak se jimi pohybovat,” říká Gunnarson.