Świadoma ryzyka sztuczna inteligencja zwiększa niezawodność podwodnych robotów
Robotyka podwodna odgrywa kluczową rolę w sektorach takich jak morska energetyka wiatrowa, wydobycie ropy i gazu, górnictwo i oceanografia. Jednak wdrażanie robotów w tych środowiskach wiąże się z wyjątkowym ryzykiem. Komunikacja pod wodą jest bardzo ograniczona, co oznacza, że roboty muszą działać autonomicznie i niezawodnie, i to bez nadzoru człowieka. Finansowany ze środków UE projekt REMARO(odnośnik otworzy się w nowym oknie) miał na celu stawienie czoła temu wyzwaniu poprzez połączenie sztucznej inteligencji (AI), robotyki i formalnych technik weryfikacji w nowe ramy dla wiarygodnych autonomicznych rozwiązań morskich. W ramach projektu przeszkolono 15 początkujących naukowców i nawiązano współpracę z wiodącymi laboratoriami przemysłowymi, aby zapewnić możliwość praktycznego przetestowania postępów teorii.
Autonomia jako podstawa niezawodności
Kluczową lekcją z projektu REMARO jest to, że autonomia i niezawodność nie mogą być rozwijane oddzielnie. Jak wyjaśnia koordynator projektu Andrzej Wasowski, „roboty podwodne nie mogą działać bez autonomii. Ich niezawodność opiera się na niej. W tym przypadku niezawodność nie polega na budowaniu bardziej wytrzymałych siłowników, ale głównie na tym, aby robot by w stanie samodzielnie odzyskać sprawność po nieoczekiwanych zdarzeniach, gdy człowiek nie może go kontrolować ani monitorować”. Skupienie się na autonomii wynikało nie tylko z celów akademickich, ale także z potrzeb przemysłu. Firmy pracujące z kosztownym i krytycznym dla bezpieczeństwa sprzętem podkreślały, że nieprzewidywalność algorytmów AI w rzadko występujących warunkach jest nie do przyjęcia. Jak zauważa Wasowski: „obecne metody sztucznej inteligencji tego nie gwarantują. Dla firm taka niepewność stanowi poważne ryzyko”.
Od symulacji do rzeczywistych danych podwodnych
Zadania związane z widzeniem i lokalizacją okazały się szczególnie trudne podczas przechodzenia od symulacji na otwarte wody. Warunki nie tylko różnią się od środowiska lądowego, ale mogą również znacznie różnić się między lokalizacjami, a nawet w obrębie tej samej lokalizacji w czasie. Ta zmienność jasno pokazała, że trenowanie sztucznej inteligencji wyłącznie na dużych zbiorach danych było nie do utrzymania jako metoda. Aby zmniejszyć zależność od ogromnych ilości zmiennych danych, badacze projektu REMARO przeanalizowali architektury zdolne do działania przy ograniczonych danych wejściowych. Taka zmiana podejścia otworzyła nowe kierunki badań nad modelami sztucznej inteligencji, bardziej elastycznymi i odpornymi w zmieniających się warunkach podwodnych.
Integracja poznania i bezpieczeństwa
Jednym z najbardziej innowacyjnych osiągnięć projektu było współprojektowanie planowania pod względem bezpieczeństwa i zdolności poznawczych. Tradycyjni planiści optymalizują oczekiwane wyniki, takie jak czas podróży lub zużycie energii. Jednak, jak zauważa Wasowski: „planowanie przewidywanego ryzyka kolizji lub zużycia baterii jest często nazbyt optymistyczne. W tej pracy opracowaliśmy metodę tworzenia przez robota wielu alternatywnych planów i wybierania nie tego, który ma najlepszy oczekiwany rezultat, ale tego, który może obiecać jego niezawodne osiągnięcie przy niskim ryzyku”. Takie podejście oparte na unikaniu ryzyka stanowi fundamentalną zmianę, zapewniając, że roboty stawiają za priorytet odporność nad wydajnością w przypadku pracy w niepewnych warunkach.
Przełomowe odkrycia interdyscyplinarne
Sukces projektu REMARO tkwił w interdyscyplinarnej sieci szkoleniowej. Naukowcy zajmujący się metodami formalnymi, robotyką i sztuczną inteligencją współpracowali przy rzeczywistych wdrożeniach, w tym programowaniu kontrolerów pojazdów podwodnych w firmie Ocean Scan w Porto. Projekt osiągnął również rzadki przełom w udostępnianiu otwartych zbiorów danych, takich jak benchmark SubPipe, bez narażania poufności danych przemysłowych. Dzięki połączeniu innowacji akademickich z potrzebami przemysłu, projekt REMARO osiągnął postępy w dziedzinie niezawodnej autonomii. Jego dziedzictwo obejmuje nie tylko metody i narzędzia, ale także nowe pokolenie ekspertów gotowych do przeniesienia tych postępów do niebieskiej gospodarki w Europie. Czytelnicy mogą również usłyszeć bezpośrednio, co mają do powiedzenia sami doktoranci w filmie przygotowanym na niedawną konferencję dotyczącą programu działania „Maria Skłodowska-Curie”, w którym dzielą się oni swoimi doświadczeniami z pracy w dziedzinie podwodnej robotyki i sztucznej inteligencji. Film możesz obejrzeć tutaj(odnośnik otworzy się w nowym oknie).
