AI, Mikro Robotların Yüzmeyi ve Navigasyonu Öğrenmesine Yardım Ediyor

Santa Clara Üniversitesi, New Jersey Teknoloji Enstitüsü ve Hong Kong Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, derin pekiştirme öğrenimi kullanarak mikro robotlara yüzmeyi öğretmeyi başardı. Yeni gelişme, mikro yüzme yeteneklerinde önemli bir adımdır.

Uzmanlar, doğal olarak oluşan yüzme mikroorganizmalarına benzer şekilde navigasyon yapabilen yapay mikro yüzücüler oluşturmak için sürekli olarak odaklanıyorlar. Bu mikro yüzücüler, gelecekte hedefe yönelik ilaç teslimatı ve mikro cerrahi gibi çeşitli biyomedikal uygulamalar için kullanılabilecektir. Geliştirme odaklı olmasına rağmen, bugünün çoğu yapay mikro yüzücüsü sadece sabit lokomotif gaits ile basit manevralar gerçekleştirebilmektedir.

Yeni çalışma Communications Physics dergisinde yayımlandı.

AI ile Mikro Yüzücülerin Eğitimi

Çalışmada, ekip mikro yüzücülere değişen koşullara uyum sağlamayı öğretmek için AI’nın kullanılabileceğini öne sürdü. Mikro yüzücüler, insanlara benzer şekilde, yüzme öğrenmek için pekiştirme öğrenimi ve geri bildirime ihtiyaç duyar, ancak benzersiz bir dizi zorluğa sahiptirler.

On Shun Pak, Santa Clara Üniversitesi’nde mekanik mühendisliği alanında yardımcı profesör.

“Kendiliğinden mikro ölçekte yüzmek zaten zor bir görev,” dedi On Shun Pak. “Mikro yüzücünün daha sofistike manevralar gerçekleştirmesini istediğinizde, lokomotif gaitslerinin tasarımı hızla çözülemez hale gelebilir.”

YSA’ler ve Pekiştirme Öğreniminin Birleştirilmesi

Ekip, yapay sinir ağları (YSA) ve pekiştirme öğrenimi birleştirdi ve basit bir mikro yüzücüyü yüzmeyi ve任意 bir yöne navigasyonu öğretmeyi başardı. Mikro yüzücü, belirli eylemleri hakkında geri bildirimi alır ve bu geri bildirimi kullanarak deneyimi temel alarak yüzmeyi öğrenir.

Alan Tsang, Hong Kong Üniversitesi’nde mekanik mühendisliği alanında yardımcı profesör.

“İnsanın yüzmeyi öğrenmesi gibi, mikro yüzücü ‘vücut parçalarını’ – bu durumda üç mikro parçacık ve uzatılabilir bağlantılar – kendi kendine itmek ve dönmek için öğrenir,” dedi Tsang. “Bunu insan bilgisine dayanmadan, yalnızca bir makine öğrenimi algoritması kullanarak yapar.”

AI destekli yüzücü, lokomotif gaits arasında adaptif olarak geçiş yapabilir, bu da kendi başına herhangi bir hedef konumuna navigasyonu ermöglicht.

Araştırmacılar, mikro yüzücüyü açıkça programlanmadan karmaşık bir yolu takip edebilecek şekilde göstererek gücünü kanıtladılar.

Yuan-nan Young, New Jersey Teknoloji Enstitüsü’nde matematik bilimleri profesörü.

“Bu, komplex ortamlarda otomatik olarak navigasyon yapabilen biyolojik hücrelere benzer mikro yüzücüler geliştirmenin zorluğunu ele almak için attığımız ilk adımdır,” dedi Yuan-nan Young.

Bu gibi adaptif davranışlar, biyomedikal uygulamalar için büyük umut vaat etmektedir.

Arnold Mathijssen, Pennsylvania Üniversitesi’nde mikro robotlar ve biyofizik uzmanı. Araştırma ekibinde yer almadı.

“Bu çalışma, sıvı dinamiğinde lokomotif sorunlarındaki çözülmemiş zorlukları ele almak için yapay zekanın hızlı gelişiminin nasıl kullanılabileceğinin önemli bir örneğidir,” dedi Mathijssen. “Bu çalışmadaki makine öğrenimi ve mikro yüzücüler arasındaki entegrasyon, bu iki yüksek aktif araştırma alanları arasında daha fazla bağlantıya yol açacaktır.”