AI koristi učenje s pojačanjem za navigaciju oceanima

Inženjeri na Caltechu, ETH Zurichu i Harvardu rade na umjetnoj inteligenciji (AI) koja može omogućiti autonomnim dronovima da koriste oceanske struje kao pomoć pri navigaciji. Uz ovaj pristup, dronovi se ne moraju boriti kroz struje.

Istraživanje je objavljeno u Nature Communications u prosincu 8.

John O. Dabiri stogodišnji je profesor aeronautike i strojarstva i jedan od autora istraživanja. 

“Kada želimo da roboti istražuju duboki ocean, posebno u rojevima, gotovo je nemoguće upravljati njima pomoću joysticka s 20,000 XNUMX stopa udaljenosti na površini. Također im ne možemo dati podatke o lokalnim oceanskim strujama koje im trebaju za navigaciju jer ih ne možemo otkriti s površine. Umjesto toga, u određenom trenutku trebamo bespilotne letjelice u oceanu kako bismo sami mogli donositi odluke o tome kako se kretati,” kaže Dabiri.

Testiranje AI

Inženjeri su testirali točnost umjetne inteligencije pomoću računalnih simulacija, a tim je razvio malog robota koji pokreće algoritam na računalnom čipu, koji bi mogao pokretati pomorske dronove na Zemlji, kao i na drugim planetima. Na kraju bi mogli razviti autonomni sustav koji nadzire stanje oceana planeta, a to bi činio kombinirajući ga s protetikom koja je prethodno razvijena da pomogne meduzama da plivaju na naredbu. 

Da bi ovaj pristup funkcionirao, dronovi moraju sami donositi odluke o tome kamo ići i kako tamo stići. Vjerojatno će se morati osloniti na podatke koje sami prikupljaju, a koji bi bili u obliku informacija o vodenim strujama s kojima se susreću.

Istraživači su koristili mreže za učenje s pojačanjem kako bi to riješili i napisali su softver koji može raditi na malom mikrokontroleru. 

Tim je uspio upotrijebiti računalnu simulaciju kako bi naučio AI navigirati. Simulirani plivač imao je pristup samo informacijama o vodenim strujama na svojoj neposrednoj lokaciji, ali je mogao brzo naučiti kako iskoristiti vrtloge u vodi za plovidbu prema meti. 

Ova vrsta navigacije uobičajena je među orlovima i jastrebovima, koji jašu termalne zrake dok izvlače energiju iz zračnih struja za manevriranje. To im omogućuje kretanje prema cilju uz uštedu energije. 

Učinkovite navigacijske strategije

Prema timu, njihov algoritam učenja za pojačanje također bi mogao naučiti navigacijske strategije koje su učinkovitije od onih koje koriste ribe u oceanu.

"U početku smo se samo nadali da bi se umjetna inteligencija mogla natjecati s navigacijskim strategijama koje već postoje kod stvarnih plivajućih životinja, pa smo bili iznenađeni kada smo vidjeli da uči još učinkovitije metode iskorištavajući ponovljene pokuse na računalu", kaže Dabiri.

Istraživači će sada nastojati testirati AI na svakoj različitoj vrsti poremećaja protoka na koje bi naišao u oceanu. Oni će to postići kombinirajući svoje znanje o fizici oceanskog toka sa strategijom učenja za potkrepljivanje.

Peter Gunnarson je postdiplomac na Caltechu i glavni autor rada.

"Ne samo da će robot učiti, već ćemo učiti o oceanskim strujama i kako se kretati kroz njih", kaže Gunnarson.