Cockroach le uidheamachd sgrùdaidh is teasairginn le comas AI

Tha luchd-rannsachaidh robotics eadar-nàiseanta air siostam Lorg is Teasairginn Bailteil (USAR) a leasachadh a bhios a’ cleachdadh cockroach beò ‘steerable’ gus siostam lorgaidh fo-dhearg a tha comasach air ionnsachadh inneal a ghiùlan tro shuidheachaidhean mòr-thubaist nach gabh a sheòladh.

Tha siostam na cho-obrachadh eadar roinnean rannsachaidh ann an Singapore, Sìona, a’ Ghearmailt agus an RA. Bidh e a’ cleachdadh an Madagasgar cockroach mar charbad, agus tha cumhachd gu leòr aige airson ruith airson grunn uairean a thìde.

Stòr: https://arxiv.org/abs/2105.10869

Tha an siostam teasairginn tar-chinealach a’ nochdadh modal ionnsachaidh inneal airson lorg daonna a chaidh a thrèanadh air ìomhaighean fo-dhearg (IR), agus a’ toirt cumhachd don t-siostam lorgaidh IR gluasadach, as urrainn obrachadh gu neo-eisimeileach mar a dh’ fheumar, ag aithris air an fheadhainn a thàinig beò air ais gu stèisean obrachaidh bunaiteach.

Goireasan Ionadail Earranta

Tha feum air frèam ionnsachaidh inneal gus obrachadh air goireasan air leth caol: chan eil ach 191.8kB de RAM statach agus 1988kB de chuimhne Flash air fhàgail airson an t-siostam bho na riatanasan cumhachd coitcheann airson an inneal, a dh’ fheumas cuideachd brosnachadh dealain a thoirt don bhiastag.

Tha na trì blocaichean gnìomh de backpack a’ choileach, san dealbh gu h-àrd, a’ toirt a-steach brosnachadh gun uèir, aonad smachd bun-sgoile agus co-phàirtean iomaill, leis an t-siostam ionnsachaidh inneal a thig bho IR agus an comas seòlaidh freumhaichte a-steach don phrìomh aonad smachd. Tha cuairteachadh an rig air a roinn ann an grunn phàirtean gus freagairt nas fheàrr a thoirt air geoimeatraidh a’ choileach.

An coileach-dubh Madagasgach (am measg nan gnè as motha air an t-saoghal, le comas luchdan as àirde de 15g) fo smachd buillean beaga dealain a bhios ga stiùireadh ann an aon taobh no ann an dòigh eile, air an cur an gnìomh le ceithir dealanan air an cuir a-steach do antennae a’ chreutair (cerci), agus a steach d'a bhroinn. Tha na dealanan air an daingneachadh le cèir-sheillein.

A’ cur AI ri Rannsachadh agus Teasairginn Insect

Bidh an iomairt ùr a’ leasachadh obair ro-làimh bho UC Berkeley agus Oilthigh Teicneòlais Nanyang ann an Singapore, a thòisich an toiseach air a 'cleachdadh daolagan steerable ann an suidheachaidhean USAR.

Rannsachadh 2016 air smachd a chumail air slighe itealaich daolag. Stòr: https://www.youtube.com/watch?v=iljHXpE4LG8

Ged a tha comas itealaich a bharrachd aig daolagan, tha an comas luchdan air a lughdachadh às deidh sin, a’ lughdachadh na comasan a dh’ fhaodadh a bhith aig teicneòlasan air bòrd, agus a ’toirt iarrtasan caitheamh cumhachd gu ìre èiginneach, gu sònraichte ann an cùis far a bheil feum air algairim ionnsachaidh inneal a ruith.

Bidh an siostam aithneachaidh daonna fèin-riaghailteach air bòrd san iomairt ùr a’ cleachdadh modal seòrsachaidh ìomhaigh a’ cleachdadh cuir taic ri inneal vector (SVM) agus Histogram de dh'ìrean treòraichte.

Tha gluasad an cockroach air a stiùireadh leis an t-siostam seòlaidh aonaichte, agus a 'stiùireadh an' biobot 'gu ceann-uidhe ro-shuidhichte gun eòlas sam bith air na cnapan-starra eadar-amail. Airson a’ mhòr-chuid, tha na sgilean seòlaidh làidir aig a’ choileach fhèin a’ fuasgladh a’ mhòr-chuid de na duilgheadasan ann a bhith a’ ruighinn àite nach gabh a ruighinn.

Stòr: https://arxiv.org/abs/2105.10869

Bidh an siostam infridhearg air bòrd a’ glacadh ìomhaighean aig 1hz, ag obair gu soirbheachail ann an raointean dorcha, agus ag aithris gun uèir neach sam bith a thàinig beò gu ionad stiùiridh ann an àm fìor. Gus lùth a ghleidheadh, cha tòisich an siostam mion-sgrùdadh ìomhaigh ag obair ach ma thèid a bhrosnachadh le leughadh infridhearg dearbhach.

Tha am modail a’ gabhail a-steach dìreach 18.3kB de chuimhne Flash agus 52.2kB de RAM statach, a’ coileanadh ùine àireamhachaidh de 95 milliseconds. Tha ùine giollachd reusanta deatamach ann an suidheachadh USAR, leis gum faodadh ainmean-sgrìobhte infridhearg fad às a bhith air an call anns an ùine giollachd leis gu bheil an cockroach ag atharrachadh treòrachadh agus a’ dol thairis air fearann.

Tha an siostam cuideachd a’ nochdadh mothachairean gus sùil a chumail air teòthachd, taiseachd agus CO2, gus cunntas a thoirt air suidheachaidhean ionadail airson oidhirp teasairginn a dh’ fhaodadh a bhith ann, agus gus leigeil leis an ionad smachd an creutair a stiùireadh air falbh bho shuidheachadh sam bith a chuireadh ann an cunnart e.

Deuchainn ann an talamh samhlachail

Chaidh an siostam a dhearbhadh ann an suidheachadh mòr-thubaist samhlachail (dealbh gu h-àrd), le barganachadh èifeachdach air cnapan-starra, ach a-mhàin ann an cuid de rèiteachaidhean sònraichte dùbhlanach a ’toirt a-steach sreap dìreach, leis gu bheil an cockroach fo ana-cothrom cuideam mar thoradh air an uidheamachd ceangailte.

An toiseach bha an ailtireachd seòlaidh buailteach a dhol an sàs ann an cnapan-starra uamhasach, leithid suidheachaidhean far nach b’ urrainn eadhon an cockroach a dhol air adhart nas fhaide, agus leasaich an luchd-rannsachaidh às deidh sin siostam seòlaidh fios-air-ais ro-innse gus coileanadh a leasachadh an aghaidh cnapan-starra àrda. Bha an siostam comasach air ìre soirbheachaidh 100% a choileanadh ann an àrainneachdan gun chnapan-starra no cnap-starra ìosal, agus ìre soirbheachaidh nas àirde le cnapan-starra àrda.

Far an do thachair fàiligeadh, tha an luchd-rannsachaidh a’ co-dhùnadh gum faodadh seo a bhith air a cheartachadh le bhith a’ meudachadh fad an deuchainn, ged a tha buaidh aig seo gu loidsigeach ann an suidheachadh USAR a tha deatamach airson ùine.

Sealladh fo-dhearg

Tha mion-chomharrachadh beag aig a’ chamara infridhearg air bòrd, ag obair aig 32 × 32 piogsail le raon seallaidh 90-ceum. Thèid na h-ìomhaighean, nuair a thèid an toirt a-steach, a dhol tro shìoltachain meadhanach meadhanach.

Bidh an siostam a’ coileanadh ìre soirbheachaidh 87% ann a bhith ag eadar-dhealachadh chuspairean daonna bho sheòrsan eile de ainm-sgrìobhte teirmeach, ag èirigh gu 90% nuair a tha e ann an radius faisg air 0.5m agus 1.5m.

Air sgàth cuingealachaidhean lùtha agus meud chip, chan eil siostam ionadail air bòrd anns a 'chiad sgrùdadh, agus mar sin chan eil e comasach sùil a chumail air suidheachadh a' choileach ann an àm fìor. Tha an luchd-rannsachaidh a’ moladh gum faodadh cunntadh marbh a bhith air a chuir an gnìomh mar fhuasgladh sàbhalaidh cumhachd, le comharran àite lùth ìosal air an cur air ais chun ionad smachd, ann am buileachadh san àm ri teachd.

biastagan mar luchd-obrachaidh sgrùdaidh is teasairginn

Tha na deich bliadhna a dh’ fhalbh air sreath de phròiseactan rannsachaidh a thoirt a-steach a tha ag amas air tapachd agus cumhachd seòlaidh bhiastagan a chleachdadh gus siostaman robotach tar-chinealach no fìor-ghlan a chruthachadh airson suidheachaidhean sgrùdaidh is teasairginn. A bharrachd air an obair co-cheangailte ri daolagan 2016 a tha ron iomairt as ùire seo, chaidh grunn oidhirpean a dhèanamh gus comasan meanbh-bhiastagan ath-chruthachadh ann an cruth robotach a-mhàin.

Nam measg tha a Pròiseact rannsachaidh 2019 bho UoC a thairg inneal-fuadain sìmplidh ergonomically stèidhichte air prionnsapalan cockroach, aon de na ciad phròiseactan de a sheòrsa gus dèiligeadh ri fìor chugallachd biastagan robotics.