Umelá inteligencia nadizajnovala podmorské klzáky lepšie ako ľudský dizajnéri

Hlboký oceán zostáva poslednou veľkou neprebádanou hranicou našej planéty, obrovskou a tajomnou ríšou, ktorá je kľúčová pre reguláciu globálnej klímy. Prieskum tohto prostredia je mimoriadne náročný a našimi robotickými vyslancami v týchto hlbinách sú autonómne podmorské vozidlá (AUV). Konvenčné klzáky, typicky tvarované ako torpéda, sú však obmedzené svojou energetickou účinnosťou, čo skracuje trvanie a dosah ich misií.

Naopak, morské živočíchy, od rýb po tulene, sa pohybujú s oveľa vyššou efektivitou a s ohromujúcou rozmanitosťou tvarov tiel. Práve táto prírodná elegancia sa stala inšpiráciou pre revolučný prístup k podvodnému inžinierstvu. Výskumníci z MIT a Wisconsinskej univerzity v Madisone vyvinuli prelomový systém riadený umelou inteligenciou, ktorý úplne mení tradičný proces navrhovania.

Namiesto spoliehania sa na ľudskú intuíciu a osvedčené tvary, ich umelá inteligencia súčasne navrhuje a optimalizuje fyzický tvar klzáka aj jeho riadiaci mechanizmus – teda spôsob, akým mení svoj sklon a vztlak. Tento proces začína so základnou sadou 20 3D modelov, ktoré zahŕňajú ako umelé objekty, napríklad ponorky, tak aj biologické formy, ako sú veľryby a žraloky. Následne umelá inteligencia využíva takzvanú „deformačnú klietku“, matematický rámec na ohýbanie a tvarovanie, na generovanie stoviek nových, nekonvenčných variácií.

^{Zdroj Foto: MIT}

Každý z týchto návrhov je potom bleskovo analyzovaný pomocou neurónovej siete, ktorá simuluje jeho hydrodynamické vlastnosti a zameriava sa na kľúčový parameter: pomer vztlaku k odporu. Čím je tento pomer vyšší, tým efektívnejšie sa klzák pohybuje vodou.

Tento výskum predstavuje zásadný posun v úlohe umelej inteligencie v inžinierstve – od nástroja, ktorý len optimalizuje ľudské návrhy, k tvorivému partnerovi, ktorý skúma rozsiahly a pre človeka neintuitívny priestor riešení. Výsledné tvary nie sú len lepšie; sú zásadne odlišné od toho, čo by pravdepodobne navrhol človek. Jeden z nich bol opísaný ako „kríženec medzi papierovým lietadlom a horúčkovitým snom“.

 Zatiaľ čo ľudskí inžinieri sú ovplyvnení svojím vzdelaním a známymi úspešnými príkladmi, umelá inteligencia, viazaná len fyzikálnymi zákonmi a cieľom maximalizovať efektivitu, objavuje úplne nové riešenia. Týmto dokazuje, že umelá inteligencia môže byť zdrojom skutočnej inovácie, nielen zdokonaľovania.  

Cesta najlepších návrhov umelej inteligencie od digitálneho konceptu k fyzickej realite bola dôkladne zdokumentovaná. Dva najvýkonnejšie modely – jeden pripomínajúci prúdové lietadlo s dvoma krídlami a druhý unikátny objekt so štyrmi plutvami – boli vytlačené na 3D tlačiarni a podrobené prísnym testom. Najprv boli testované v aerodynamickom tuneli na MIT, kde sa ukázalo, že predpovede simulácie boli pozoruhodne presné, s odchýlkou len okolo 5 %.

Vrcholom boli testy pod vodou v bazéne. Klzáky, vybavené vztlakovým motorom a posúvačom hmotnosti namiesto vrtúľ, boli postavené proti konvenčnému, ručne vyrobenému klzáku v tvare torpéda. Výsledky boli ohromujúce a predstavujú skok v efektivite, ktorý by mohol zásadne zmeniť ekonómiu a dostupnosť oceánografie. Klzák navrhnutý umelou inteligenciou dosiahol pomer vztlaku k odporu 2.5, čo je viac ako osemkrát lepšia hodnota v porovnaní s pomerom 0.3 u konvenčného klzáka.

Tento dramatický nárast efektivity znamená, že za rovnaké množstvo energie môže klzák cestovať oveľa ďalej alebo zostať nasadený oveľa dlhšie. To znižuje náklady na zber dát a otvára dvere pre dlhodobé monitorovacie projekty, ktoré si doteraz mohli dovoliť len veľké vládne agentúry. Vďaka tomu by sa kľúčové klimatické dáta mohli stať dostupnejšími pre univerzity a menšie národy, čím sa demokratizuje prístup k oceánskej vede.  

Zdroj: zmescience.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}