AI seilfly lære å fly ved hjelp av luftstrømmer, akkurat som fuglene

Fugler er ikke alltid blafre med vingene til å fly; noen ganger kan de sveve ved å dra nytte av stigende kolonner av varm luft kjent som termikk. Med store wingspans, de kan holde dette hotellet, aloft for timer mens expending minimalt med energi. Nøyaktig hvordan de gjør det — navigere små endringer i uforutsigbare luftstrømmer — er ikke godt kjent. Men forskere er nå ved hjelp av kunstig intelligens for å lære sine triks, og forhåpentligvis kan de lære våre fly til å gjøre det samme.

Som beskrevet i en artikkel publisert denne uken i tidsskriftet Nature, forskere fra universiteter i USA og Italia brukt maskin lære å trene en algoritme for å kontrollere en glider for å navigere termikk. Det er ikke første gang artificial intelligence har vært brukt i denne oppgaven (Microsoft publiserte lignende arbeid med seilfly siste året), men det er første gang at data fra reelle flyreiser har blitt brukt til å oppdatere og forbedre en AI-ens ytelse i feltet.

Forskningen kan hjelpe oss å forstå hvordan ekte fugler navigerer termikk

Arbeidet tyder på at fremtiden autonome fly kunne dra nytte av termikk, heller enn å stole på støyende og energi-intensiv flyvningen. Det tyder også på at kunstig INTELLIGENS kan være i stand til å hjelpe oss med å finne ut nøyaktig hvordan svevende fugler gjøre hva de gjør så godt. Når treningen sin algoritme, forskerne fant at noen faktorer — spesielt vertikal vind anti-side-til-side dreiemoment — var viktig når undervisning systemet glider å navigere jevnt. Samme det, de foreslår, kan være sant for fugler.

Å lage sine AI-system, forskere brukt forsterkning læring. Dette er en trening verktøy som fungerer som prøving og feiling. Systemet er gitt en rekke innganger, og det er bedt om å opptre på en måte som maksimerer en viss belønning. Det starter uten noen kunnskap om oppgaven, og den lærer hvordan de skal oppføre seg på riktig måte over tid. I dette tilfellet, input besto av flyinformasjon, som glider er pitch, yaw, groundspeed, og lufthastighet. Belønning det var som søker var å maksimere sin stigeevne (den hastigheten som det fikk høyde).

Forskerne trente sitt algoritme første i en simulator, og deretter i det virkelige liv. De utførte noen 240 fly i luftrommet over Poway, California, som varte i gjennomsnitt ca tre minutter. De styrte sine glider til en fast posisjon ved hjelp av en manuell kontrolleren, og AI tok over, ved hjelp av luftstrømmer fra termikk (som kan reise så fort flere meter, sekund) for å klatre inn i himmelen.

“I gode situasjoner glider kan bo værs i ca 45 minutter,” Gautam Reddy, en av papir er forfattere, forteller Randen av e-post. “Vi hadde noen flyvninger hvor vinden ble for sterk for glider å håndtere og vi hadde for å få det tilbake for tidlig [og] vi hadde et par med ørn angriper glider og et par med ørn og glider soaring sammen.”

Det er mye mer arbeid som skal gjøres i dette området før vi kan bruke AI til å styre soaring seilfly virkelige arbeidet. Termikk er bare én type updraft at svevende fugler dra nytte av. Andre er opprettet av luftstrømmer smitte over fjellrygger eller ved kollisjon luft massene i “konvergens-soner” — steder som bredden og ørken grenser. Med andre ord: bare fordi AI kan sitte på en termisk, betyr ikke at den er klar til å ta på varianter av vind som verden har å tilby.

Imidlertid, Gautam og hans kolleger er overbevist om fremtiden. De sier det ikke ville være altfor vanskelig å lage autonome seilfly som bruker kunstig INTELLIGENS til å navigere termikk over lange avstander. “Vi ser frem til å gjøre dette i fremtiden, sier Gautam. Slike båter kan brukes for langsiktige vitenskapelige undersøkelser og for ambisiøse prosjekter, for eksempel sporing av fugl flyttinger vingespiss til vingespiss. Ved å lære hvordan å fly som fugler, vi kan lære mer om deres liv, så vel.