Российские ученые в 100 раз ускорили ИИ-навигацию
Новый метод поможет роботам самостоятельно находить оптимальные пути. В перспективе это позволит создавать фабрики, где машины самостоятельно управляют процессами. Разработку могут взять на вооружение создатели автоматических аппаратов, предназначенных для изучения других планет.
В задачах навигации скорость принятия решений — критический фактор, который ограничивает эффективность роботов. Исследование российских ученых предлагает ускорить этот процесс, переосмыслив одну из самых «узких» вычислительных операций.
В разработке приняли участие специалисты Московского физико-технического института, Уфимского университета науки и технологий и лаборатории когнитивных систем искусственного интеллекта. Статья об исследовании опубликована в Intelligent Service Robotics — академическом журнале, посвященном сервисной робототехнике.
Как объяснили ученые, в основе разработки — классические «графы видимости». Это способ, который представляет пространство в виде вершин препятствий и ребер — прямых линий между ними. Прокладывание маршрута по этим линиям позволяет получить оптимальный путь.
Раньше построение таких схем «съедало» массу вычислительных ресурсов, поскольку алгоритм попарно проверял пересечения тысяч потенциальных ребер с вершинами. В новой работе авторы нашли возможность полностью векторизовать процесс, то есть перейти к обработке массивов данных одной операцией.
«Один из самых вычислительно затратных этапов построения графа видимости — процесс проверки пересечений. Он включает определение того, пересекаются ли ребра, соединяющие узлы, с ребрами препятствий. Сложность заключается в том, чтобы избежать попарных сравнений между большим количеством потенциальных ребер видимости и ребер препятствий, которые приводят к вложенным циклам и значительным вычислительным накладным расходам. Чтобы решить проблему, предложены методы векторизации», — пояснил один из разработчиков, доцент кафедры вычислительной техники и защиты информации УУНиТ Константин Миронов.
Дополнительно ученые предложили «умный» алгоритм, который уменьшает число углов в многоугольниках, которыми обозначены препятствия. Благодаря ему количество вычислений также сокращается при сохранении оптимального варианта пути.
На маленьких картах векторизованное построение графа видимости работает иногда в 100 раз быстрее, чем, к примеру, Theta* — популярный алгоритм поиска пути. А на более крупных картах, насыщенных препятствиями, новый метод даст примерно пятикратное преимущество, отметили исследователи.
Также к достоинствам метода относится быстрота нового планирования в случае изменения обстановки. Пересчет траектории с добавлением новых стартовых и конечных точек происходит менее чем за 0,04 секунды. Это позволяет роботизированным устройствам реагировать на новые факторы почти без задержки.
«Разработка — шаг к созданию полностью автономных систем, способных самостоятельно ориентироваться в сложной среде. Мы стремимся объединить эффективные алгоритмы и современные инструменты искусственного интеллекта», — прокомментировал соавтор исследования, директор Центра когнитивного моделирования МФТИ и руководитель лаборатории когнитивных систем искусственного интеллекта Александр Панов.
Как отметили ученые, технология уже встроена в системы управления роботами и протестирована на реальных картах размером 512 × 2048 пикселей, которые включают до 280 препятствий.
Предложенный подход может применяться в складской логистике, где роботам-погрузчикам нужно ежесекундно прокладывать новые пути между стеллажами. Также он востребован в поисково-спасательных операциях, где обстановка постоянно меняется из-за завалов.
Еще одно возможное применение — управление роями дронов в закрытых помещениях, где каждый аппарат сможет мгновенно перестраивать маршрут, не дожидаясь центрального компьютера. В перспективе разработку могут взять на вооружение создатели роботизированных комплексов, предназначенных для изучения и освоения других планет и строительства внеземных баз.
Telegram 
Дзен 
VK Исследователи из МФТИ и Объединенного института высоких температур РАН определили, при каких условиях квазиклассические модели водородной плазмы начинают давать нефизичные результаты. Ученые показали, что при достаточно сильном взаимодействии частиц такие модели перестают правильно учитывать квантовые эффекты, связанные с принципом Паули. В результате в расчетах возникают нефизичные электрон-ионные кластеры, а моделируемая система теряет устойчивость.
Птичьи голоса считаются важной частью природного звукового ландшафта, однако одни из них кажутся людям приятными и успокаивающими, а другие — резкими и тревожными. Эксперимент с записями 123 видов показал, что людям больше нравится негромкое и разнообразное пение без очень низких тонов и широких перепадов высоты.
Ученые создали математическую модель, которая показала вероятную гибель древнего спутника Венеры из-за гравитационных сил. Теоретическое исследование предлагает один из сценариев развития Солнечной системы, чтобы понять причины кардинальных различий в эволюции Земли и ее соседки.
Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт-Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения «волн Россби». В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений.
Американские арахнологи открыли в Скалистых горах на севере Айдахо новый вид паука из рода Hexura, представители которого прежде встречались лишь на северо-западе США и в Канаде. Обнаруженная группа живет примерно в 500 километрах восточнее известного науке ареала. Пауки Hexura тесно связаны с местом обитания и не расселяются на большие расстояния, поэтому ученым еще предстоит выяснить, как новый вид оказался так далеко от известных популяций.
Европейская колонизация резко изменила жизнь коренных народов Австралии и поставила под угрозу их связь с традиционными землями. Археологи изучили наскальное искусство на севере континента и выяснили, что после начала контактов художники стали чаще изображать гигантских мифических существ, включая почти семиметрового змея.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно