Avansări în cercetarea om-robot-calculator

Instalația experimentală automatizată, numită Tancul de remorcare inteligent (ITT), a efectuat aproximativ 100.000 de experimente în primul an de funcționare. Ceea ce ar fi durat normal un student doctorand cinci ani pentru a finaliza experimentele, ITT a reușit să facă în câteva săptămâni. Dezvoltarea ITT în Laboratorul de Hidrodinamică al MIT Sea Grant ne duce mai departe în domeniul cercetării om-robot-calculator.

ITT efectuează, analizează și proiectează experimente în mod automat și adaptiv. Experimentele se concentrează pe explorarea vibrațiilor induse de vârtejurile (VIV). VIV sunt importante pentru proiectarea structurilor oceane offshore, cum ar fi riserurile de foraj marin, care sunt responsabile pentru conectarea sondei de foraj submarine la suprafață. Cu VIV, există un număr mare de parametri implicați.

ITT este ghidat de învățarea activă și efectuează o serie de experimente. În cadrul experimentelor, parametrii pentru următorul experiment sunt selectați de un calculator. Sistemul utilizează o metodologie “exploră și exploatează”, care ajută foarte mult la reducerea numărului de experimente necesare pentru cartografierea și explorarea aspectelor complexe ale VIV.

Candidatul doctorand Dixia Fan a început proiectul în timp ce căuta o modalitate de a reduce cele o mie de experimente care trebuiau efectuate manual. Acest lucru a dus la dezvoltarea sistemului ITT.

Un articol a fost publicat luna trecută în revista Science Robotics.

Fan este acum postdoctorand, iar proiectul a fost lucrat de o echipă de cercetători de la Programul MIT Sea Grant College și Departamentul de Inginerie Mecanică al MIT, École Normale Supérieure de Rennes și Universitatea Brown. Noul proiect prezintă tipul de cooperare care poate avea loc între oameni, calculatoare și roboți pentru a face descoperiri științifice la un ritm mai rapid.

ITT este un tanc de 10 metri și funcționează fără întrerupere sau suspendare. Cercetătorii ar dori să vadă sistemul utilizat în diverse discipline, ceea ce ar putea duce la crearea de noi modele în sisteme neliniare.

ITT a permis lui Fan și colaboratorilor săi să exploreze un spațiu parametric mai larg. “Dacă am efectua tehnici tradiționale asupra problemei pe care o studiem, ar dura 950 de ani pentru a finaliza experimentul”, a explicat el.

Pentru a scurta timpul lung necesar pentru experiment, Fan și echipa au integrat un algoritm de regresie Gaussian în ITT. Prin aceasta, cercetătorii au putut reduce numărul de experimente necesare, la câteva mii.

Sistemul robotic este capabil să efectueze automat o secvență inițială de experimente. Apoi, preia controlul parțial asupra parametrilor următorului experiment.

Fan a primit premiul MIT de Inginerie Mecanică de Florez pentru “Ingenuitate și judecată creativă remarcabilă” în dezvoltarea ITT.

Conform lui Michael Triantafyllou, profesor de știință și inginerie oceanică și advisorul doctoral al lui Fan, “Proiectul lui Dixia al Tancului de remorcare inteligent este un exemplu remarcabil de utilizare a metodelor noi pentru a reîmprospăta domenii mature”.

Triantafyllou a fost coautor al articolului și director al Programului MIT Sea Grant College.

“MIT Sea Grant a alocat resurse și a finanțat proiecte care utilizează metode de învățare profundă în probleme legate de ocean de mai mulți ani, care deja își arată roadele”, a spus el.

MIT este finanțat de Administrația Națională a Oceanelor și Atmosferei și administrat de Programul Național Sea Grant. Este o asociere între instituții federale și instituții de învățământ superior care combină cercetarea și ingineria la MIT pentru a ajuta la abordarea problemelor legate de ocean,

Alți contribuitori la articol includ George Karniadakis de la Universitatea Brown, afiliat la MIT Sea Grant; Gurvan Jodin de la ENS Rennes; candidatul doctorand Yu Ma de la MIT, specializat în inginerie mecanică; și Thomas Consi, Luca Bonfiglio și Lily Keyes de la MIT Sea Grant.