Морские животные, такие как рыбы и тюлени, давно вдохновляют инженеров-океанологов своими плавными, энергоэффективными движениями. Теперь исследователи обращаются к этим морским животным, чтобы создать новый класс подводных планеров, требующих очень мало энергии, согласно команде под руководством исследователей из Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (CSAIL) и Университета Висконсин-Мэдисон. Они использовали искусственный интеллект для проектирования форм, которые скользят по воде с меньшим сопротивлением, делая долгосрочное исследование океана более эффективным.
Эти планеры , изготовленные с помощью 3D-печати, обещают лучший сбор данных о течениях, уровнях соли и климатических воздействиях.Согласно исследованию , опубликованному на сервере препринтов arXiv, команда использовала машинное обучение для создания и моделирования многочисленных новых форм 3D-планеров.
Сравнивая традиционные модели — например, подводные лодки и акулы — с цифровыми измененными версиями, их алгоритм узнал, как ведут себя различные конструкции при различных «углах атаки». Затем нейронная сеть оценила отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению каждой формы, определив те, которые с наибольшей вероятностью будут эффективно скользить по воде. Затем эти формы были изготовлены с использованием легких материалов, которые минимизировали потребление энергии.
В ходе испытаний два прототипа, созданных с помощью ИИ , один в форме двухкрылого самолета, а другой в форме четырехплавниковой камбалы, были построены и испытаны как в аэродинамических трубах, так и под водой. Ключевое оборудование было интегрировано с планерами, включая управление плавучестью с помощью насоса и сдвигатель массы для изменения угла во время перемещений. Новые планеры с улучшенными формами и аэродинамическим отношением могли летать дальше, используя меньшую мощность, чем традиционные торпедообразные типы.
Команда добавила, что то, что они делают, не только делает возможными новые типы конструкций, но и сокращает время проектирования и снижает стоимость, поскольку не требует физического прототипирования. «Такая высокая степень разнообразия форм ранее не исследовалась», — отметил Питер Ичен Чен, постдок MIT и соруководитель проекта. Он также отметил, что их конвейер ИИ позволяет тестировать формы, которые для людей было бы «очень обременительно» вручную проектировать.
В планах на будущее — создание более тонких и маневренных планеров и улучшение системы ИИ с помощью большего количества настраиваемых опций. По словам исследователей, такие интеллектуальные биоинспирированные транспортные средства будут иметь важное значение для изучения динамических сред океана , которые быстро меняются из-за растущих требований промышленной деятельности, в конечном итоге предлагая нам более гибкие и эффективные способы исследования последнего рубежа Земли.