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 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.
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.
Американские исследователи описали случай использования почки генетически модифицированной свиньи в качестве временного органа: она позволила пациенту обходиться без диализа на протяжении 271 дня, что считается рекордом в ксенотрансплантации. Эксперимент показал возможности современной трансплантологии, а также новый способ, позволяющий пережить долгие месяцы ожидания.
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