Inteligența Artificială Utilizează Învățarea prin Întărire pentru a Naviga în Oceane

Inginerii de la Caltech, ETH Zurich și Harvard lucrează la o inteligență artificială (IA) care să permită dronelor autonome să utilizeze curenții oceanici pentru a-și ajuta navigarea. Cu această abordare, dronelor nu trebuie să lupte împotriva curenților.

Cercetarea a fost publicată în Nature Communications pe 8 decembrie.

John O. Dabiri este profesorul centenar de aeronautică și inginerie mecanică și unul dintre autorii cercetării.

“Când dorim ca roboții să exploreze oceanul profund, în special în roiuri, este aproape imposibil să îi controlăm cu un joystick de la 20.000 de picioare distanță, de la suprafață. Nu putem nici să le furnizăm date despre curenții oceanici locali pe care trebuie să îi navigheze, deoarece nu putem detecta acești curenți de la suprafață. În schimb, la un moment dat, avem nevoie ca dronele oceanice să poată lua decizii cu privire la modul de deplasare”, spune Dabiri.

Testarea IA

Inginerii au testat acuratețea IA cu simulări pe computer, iar echipa a dezvoltat un mic robot care rulează algoritmul pe un cip de computer, care ar putea alimenta dronele maritime pe Pământ, precum și pe alte planete. În cele din urmă, ar putea dezvolta un sistem autonom care monitorizează starea oceanelor planetei, și ar face acest lucru prin combinarea acestuia cu protezele dezvoltate anterior pentru a ajuta meduzele să înoate la comandă.

Pentru ca această abordare să funcționeze, dronelor trebuie să ia decizii singure cu privire la unde să meargă și cum să ajungă acolo. Probabil vor trebui să se bazeze pe datele pe care le colectează singure, care ar fi sub forma unor informații despre curenții de apă pe care îi experimentează.

Cercetătorii au utilizat rețele de învățare prin întărire pentru a aborda această problemă și au scris software care poate rula pe un mic microcontroler.

Echipa a reușit să utilizeze o simulare pe computer pentru a învăța IA să navigheze. Înotătorul simulat avea acces doar la informații despre curenții de apă de la locația sa imediată, dar a fost capabil să învețe rapid cum să exploateze vârtejurile din apă pentru a se deplasa către un țel.

Acest tip de navigație este comun printre vulturi și șoimi, care călătoresc pe termice în aer, extrăgând energie din curenții de aer pentru a manevra. Acest lucru le permite să se deplaseze către un țel, economisind energie.

Strategii de Navigație Efective

Conform echipei, algoritmul lor de învățare prin întărire ar putea învăța strategii de navigație mai eficiente decât cele utilizate de pești în ocean.

“Ne-am dorit inițial doar să vedem dacă IA poate concura cu strategiile de navigație deja găsite la animalele care înoată, așa că am fost surprinși să vedem că a învățat metode și mai eficiente, prin exploatarea încercărilor repetate pe computer”, spune Dabiri.

Cercetătorii vor testa acum IA pe fiecare tip de perturbare a curgerii pe care ar putea să o întâlnească în ocean. Vor reuși să o realizeze prin combinarea cunoștințelor lor despre fizica curgerii oceanice cu strategia de învățare prin întărire.

Peter Gunnarson este student doctorand la Caltech și autorul principal al lucrării.

“Nu doar robotul va învăța, dar vom învăța și noi despre curenții oceanici și despre cum să navigăm prin ei”, spune Gunnarson.