Những tiến bộ trong nghiên cứu con người-Robot-Máy tính

Cơ sở thử nghiệm tự động, được gọi là Xe kéo thông minh (ITT), đã thực hiện tổng cộng khoảng 100,000 thí nghiệm trong năm đầu tiên hoạt động. Điều mà thông thường một nghiên cứu sinh tiến sĩ phải hoàn thành trong vòng XNUMX năm thử nghiệm, ITT đã có thể thực hiện trong vòng vài tuần. Sự phát triển của ITT trong Phòng thí nghiệm Thủy động lực học MIT Sea Grant đưa chúng ta đi sâu hơn vào lĩnh vực nghiên cứu con người-rô-bốt-máy tính. 

ITT thực hiện, phân tích và thiết kế các thử nghiệm một cách tự động và thích ứng. Các thí nghiệm tập trung vào việc khám phá các rung động do dòng xoáy gây ra (VIV). VIV rất quan trọng đối với kỹ thuật xây dựng các cấu trúc đại dương ngoài khơi như giàn khoan biển, chịu trách nhiệm kết nối các giếng dầu dưới nước với bề mặt. Với VIV, có rất nhiều tham số liên quan.

ITT được hướng dẫn bởi học tập tích cực và nó tiến hành một loạt các thử nghiệm. Trong các thử nghiệm, các tham số cho từng thử nghiệm tiếp theo được chọn bởi máy tính. Hệ thống sử dụng phương pháp “khám phá và khai thác”, giúp giảm đáng kể số lượng thử nghiệm cần thiết để lập bản đồ và khám phá các khía cạnh phức tạp của VIV.

Ứng cử viên tiến sĩ Dixia Fan bắt đầu dự án trong khi tìm cách giảm bớt hàng nghìn thí nghiệm cần được tiến hành thủ công. Điều đó dẫn đến sự phát triển của hệ thống ITT. 

Một tờ giấy đã được xuất bản vào tháng trước trên tạp chí Khoa học người máy. 

Fan hiện là một postdoc và dự án được thực hiện bởi một nhóm các nhà nghiên cứu từ Chương trình Đại học MIT Sea Grant và Khoa Kỹ thuật Cơ khí của MIT, École Normale Supérieure de Rennes và Đại học Brown. Dự án mới giới thiệu kiểu hợp tác có thể diễn ra giữa con người, máy tính và rô-bốt để tạo ra những khám phá khoa học với tốc độ nhanh hơn.

ITT là một chiếc xe tăng dài 33 foot và nó hoạt động mà không bị gián đoạn hoặc tạm dừng. Các nhà nghiên cứu muốn thấy hệ thống được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, điều này có thể dẫn đến việc tạo ra các mô hình mới trong các hệ thống phi tuyến tính. 

ITT cho phép Fan và cộng tác viên khám phá một không gian tham số rộng hơn. Ông giải thích: “Nếu chúng tôi thực hiện các kỹ thuật truyền thống đối với vấn đề chúng tôi nghiên cứu, thì sẽ mất 950 năm để hoàn thành thí nghiệm. 

Để rút ngắn thời gian cần thiết cho thử nghiệm, Fan và nhóm đã tích hợp thuật toán học hồi quy quy trình Gaussian vào ITT. Bằng cách này, các nhà nghiên cứu đã có thể giảm số lượng thí nghiệm cần thiết xuống còn vài nghìn thí nghiệm. 

Hệ thống robot có khả năng tự động tiến hành một chuỗi thí nghiệm ban đầu. Sau đó, nó sẽ kiểm soát một phần các tham số của thử nghiệm tiếp theo. 

Fan đã được trao Giải thưởng MIT Mechanical Engineering de Florez cho “Khả năng phán đoán sáng tạo và khéo léo xuất sắc” trong quá trình phát triển ITT. 

Theo Michael Triantafyllou, Henry L. và Grace Doherty, Giáo sư Khoa học và Kỹ thuật Đại dương, đồng thời là cố vấn tiến sĩ của Fan, “Thiết kế Xe kéo Thông minh của Dixia là một ví dụ nổi bật về việc sử dụng các phương pháp mới để phục hồi các lĩnh vực đã chín muồi.”

Triantafyllou là đồng tác giả của bài báo và là giám đốc của Chương trình Đại học MIT Sea Grant. 

Ông nói: “MIT Sea Grant đã cam kết các nguồn lực và tài trợ cho các dự án sử dụng các phương pháp học sâu trong các vấn đề liên quan đến đại dương trong vài năm.

MIT được tài trợ bởi Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia và được quản lý bởi Chương trình Tài trợ Biển Quốc gia. Đây là quan hệ đối tác liên bang-viện kết hợp nghiên cứu và kỹ thuật tại MIT để giúp giải quyết các vấn đề liên quan đến đại dương, 

Những người đóng góp khác cho bài báo bao gồm George Karniadakis từ Đại học Brown, liên kết với MIT Sea Grant; Gurvan Jodin từ ENS Rennes; ứng cử viên tiến sĩ MIT về kỹ thuật cơ khí Yu Ma; và Thomas Consi, Luca Bonfiglio, và Lily Keyes từ MIT Sea Grant.