Avansări în cercetarea om-robot-calculator

Instalația experimentală automatizată, numită Rezervorul de remorcare inteligent (ITT), a efectuat aproximativ 100.000 de experimente totale în primul an de funcționare. Ceea ce ar fi durat normal unui student doctorand să finalizeze în cinci ani de experimente, ITT a putut face 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 axează pe explorarea vibrațiilor induse de vârtej (VIV). VIV sunt importante pentru ingineria structurilor oceane offshore, cum ar fi riserurile de foraj marin, care sunt responsabile pentru conectarea sondei de petrol subacvatic 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 fiecare experiment următor 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 condus 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 rezervor de 33 de picioare 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 experimentului, Fan și echipa au integrat un algoritm de regresie Gaussian în ITT. Prin aceasta, cercetătorii au putut reduce numărul de experimente necesare, până la câteva mii.

Sistemul robotic este capabil să efectueze în mod 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 deosebită” în dezvoltarea ITT.

Conform lui Michael Triantafyllou, profesor Henry L. și Grace Doherty în Știința și Ingineria Oceanului și, de asemenea, consilierul doctoral al lui Fan, “Proiectarea Rezervorului de remorcare inteligent de către Dixia este un exemplu remarcabil de utilizare a metodelor noi pentru a reînvia 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 care combină cercetarea și ingineria la MIT pentru a ajuta la rezolvarea 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 în inginerie mecanică Yu Ma de la MIT; și Thomas Consi, Luca Bonfiglio și Lily Keyes de la MIT Sea Grant.