Descrizione del progetto
Migliorare la comprensione delle turbolenze attraverso l’intelligenza artificiale
La turbolenza è ovunque, innescabile praticamente da qualsiasi sistema che prevede il movimento di fluidi. I flussi turbolenti sollevano problemi nella fisica fondamentale del non equilibrio o nelle applicazioni ingegneristiche. Per acquisire una comprensione più approfondita della turbolenza, il progetto Smart-TURB, finanziato dall’UE, esplorerà nuove strade che valicheranno i confini tra l’ingegneria teorica e la fisica applicata. I ricercatori useranno gli algoritmi di intelligenza artificiale per studiare e controllare la turbolenza con metodi innovativi. Il fulcro della ricerca consisterà nel monitorare e sfruttare strutture con movimento coerente e fluttuazioni turbolente statistiche, ottimizzando la navigazione del flusso di oggetti galleggianti e inventando protocolli di ricerca collettivi per individuare emissioni da fonti fisse o fluttuanti. L’impegno sarà rivolto anche a ridurre la dispersione della turbolenza di uno sciame di veicoli di esplorazione sottomarini autonomi. Infine, nuovi esperimenti in silico saranno condotti per l’assimilazione dei dati.
Obiettivo
Where is it difficult to control, predict and model a flowing system? to search and navigate inside it? to be prepared against extreme events? to tame them? It is in turbulent flows.
Turbulence is ubiquitous and unsolved from the point of view of out-of-equilibrium fundamental physics, uncontrollable from the engineering aspects, and a deadlock for brute-force numerical and experimental investigations. Indeed, progress by using conventional methods has been slow.
In this project, I propose to explore new avenues crossing the boundaries between Theoretical Engineering and Applied Physics using algorithms from Artificial Intelligence (AI) to study and control turbulence in an innovative way using smart Lagrangian objects in a vast array of flows. I am committed to: (i) develop original applications of AI algorithms to track and harness moving coherent structures and/or statistical turbulent fluctuations, (ii) optimise flow navigation of buoyant objects and active surface drifter, (iii) invent collective search protocols to locate emissions from fixed or floating sources, (iv) minimise turbulent dispersion of a swarm of autonomous underwater explorer and (v) perform new in-silico experiments for data-assimilation, to predict extreme-events, or to control turbulent fluctuations by novel Lagrangian injection/adsorption mechanisms.
The unifying fil-rouge of my project is to gain a Deep Understanding of turbulence by performing cutting-edge Lagrangian numerical studies. The project is both methodology oriented, with the grand challenge of developing fully unconventional applications of (Deep) Reinforcement Learning for fluid dynamics, and problem driven, delivering a series of specific optimal control strategies for important realistic flow set-ups and applications to the geophysical fields. With my experience and the impact of my contributions in the discipline, I am confident that I offer the highest chances to carry out this ambitious project with success.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-ADG - Advanced GrantIstituzione ospitante
00133 Roma
Italia