Sasniegumi cilvēka, robota un datora izpētē

Automatizētā eksperimentālā iekārta, ko sauc inteliģentā vilkšanas tvertne (ITT), savā pirmajā darbības gadā kopumā veica aptuveni 100,000 XNUMX eksperimentu. To, kas parasti doktorantam būtu jāpabeidz piecu gadu laikā pēc eksperimentiem, ITT spēja paveikt dažu nedēļu laikā. ITT izstrāde MIT Sea Grant hidrodinamikas laboratorijā mūs ieved cilvēku, robotu un datoru pētniecības jomā. 

ITT automātiski un adaptīvi veic, analizē un izstrādā eksperimentus. Eksperimenti ir vērsti uz virpuļu izraisītu vibrāciju (VIV) izpēti. VIV ir svarīgas jūras okeāna konstrukciju, piemēram, jūras urbšanas stāvvadu, inženiertehniskajā izstrādē, kas ir atbildīgas par zemūdens naftas urbumu savienošanu ar virsmu. Izmantojot VIV, ir iesaistīts liels skaits parametru.

ITT vada aktīva mācīšanās, un tā veic virkni eksperimentu. Eksperimentu ietvaros katram nākamajam eksperimentam parametrus izvēlas dators. Sistēma izmanto “izpētes un izmantošanas” metodoloģiju, kas palīdz ievērojami samazināt eksperimentu skaitu, kas nepieciešami VIV sarežģīto aspektu kartēšanai un izpētei.

Doktora grāda kandidāts Dixia Fan sāka projektu, meklējot veidu, kā samazināt aptuveni tūkstoš eksperimentu, kas jāveic ar rokām. Tas noveda pie ITT sistēmas izstrādes. 

Papīrs tika publicēts pagājušajā mēnesī žurnālā Zinātnes robotika. 

Fans tagad ir pēcdoktors, un pie projekta strādāja pētnieku komanda no MIT Sea Grant College programmas un MIT Mašīnbūves departamenta École Normale Supérieure de Rennes un Brauna universitātes. Jaunais projekts parāda, kāda veida sadarbība var notikt starp cilvēkiem, datoriem un robotiem, lai ātrāk veiktu zinātniskus atklājumus.

ITT ir 33 pēdu tvertne, un tā darbojas bez pārtraukuma vai balstiekārtas. Pētnieki vēlētos, lai sistēma tiktu izmantota dažādās disciplīnās, kas varētu radīt jaunus modeļus nelineārās sistēmās. 

ITT ļāva Fanam un viņa līdzstrādniekiem izpētīt plašāku parametru telpu. "Ja mēs pētāmajai problēmai izmantotu tradicionālās metodes, eksperimenta pabeigšanai būtu nepieciešami 950 gadi," viņš paskaidroja. 

Lai saīsinātu eksperimentam nepieciešamo ilgo laiku, Fans un komanda ITT integrēja Gausa procesa regresijas mācīšanās algoritmu. To darot, pētnieki varēja samazināt nepieciešamo eksperimentu skaitu līdz dažiem tūkstošiem. 

Robotu sistēma spēj automātiski veikt sākotnējo eksperimentu secību. Pēc tam tas daļēji kontrolē nākamā eksperimenta parametrus. 

Fanam tika piešķirta MIT Mechanical Engineering de Florez balva par “izcilu atjautību un radošu spriedumu” ITT izstrādē. 

Saskaņā ar Maikla Triantafillou, Henrija L. un Greisa Dohertija, okeāna zinātnes un inženierzinātņu profesora, kā arī Fana doktora padomnieces teikto, "Dixia inteliģentās vilkšanas tvertnes dizains ir izcils piemērs jaunu metožu izmantošanai, lai atjaunotu nobriedušos laukus."

Triantafyllou bija papīra līdzautors un MIT Sea Grant College programmas direktors. 

"MIT Sea Grant jau vairākus gadus ir piešķīris resursus un finansējis projektus, izmantojot dziļas mācīšanās metodes ar okeānu saistītās problēmās, kas jau atmaksājas," viņš teica.

MIT finansē Nacionālā okeāna un atmosfēras pārvalde, un to pārvalda Nacionālā jūras grantu programma. Tā ir federālā institūta partnerība, kas apvieno MIT pētniecību un inženieriju, lai palīdzētu risināt ar okeānu saistītus jautājumus, 

Citi raksta autori ir Džordžs Karniadakis no Brauna universitātes, kas ir saistīts ar MIT Sea Grant; Gurvans Džodins no ENS Rennes; MIT doktora grāda kandidāts mašīnbūvē Yu Ma; un Thomas Consi, Luca Bonfiglio un Lily Keyes no MIT Sea Grant.