Newsy

Teoria sterowania rewolucjonizuje branżę technologiczną. Pomoże opracować wydajniejsze systemy lotu oraz usprawnić sztuczną inteligencję w samochodach

2018-12-07  |  06:00

Wraz z dynamicznym rozwojem nowych technologii naukowcy coraz częściej sięgają po zagadnienia z teorii sterowania. Dzięki dogłębnej analizie procesów zachodzących w naturze badacze mogą wypracować modele matematyczne, umożliwiające stworzenie systemu sterowania, który pozwoli zmusić konkretne obiekty do pracy w pożądany sposób. Badania te sprawdzą się zarówno podczas opracowywania nowoczesnych napędów na potrzeby lotnictwa, jak i w branży motoryzacyjnej, do usprawnienia inteligentnych samochodów.

– Teoria sterowania ma zastosowanie wszędzie, w bardzo wielu kierunkach, m.in. w telekomunikacji i biomedycynie. Sterowanie adaptacyjne i stochastyczne to są bardzo ważne rzeczy, każdy system ma w sobie jakąś przypadkowość i niepewność. Mózg jest uważany za jeden z najtrudniejszych systemów, tak samo jak finanse czy market – mówi agencji informacyjnej Newseria Innowacje Bozenna Pasik-Duncan z Uniwersytetu w Kansas.

Badaniami nad systemami sterowania stochastycznego i adaptacyjnego zajmują się naukowcy z AFOSR (Air Force Office of Scientific Research). Ich praca ma pomóc w opracowaniu m.in. innowacyjnych napędów na potrzeby lotnictwa cywilnego, wojskowego oraz branży kosmicznej. Teoria sterowania pomaga zrozumieć procesy zachodzące zarówno podczas lotu samolotem, jak i podczas przemieszczania się satelitów na orbicie okołoziemskiej.

Studia nad teorią sterowania prowadzą także naukowcy odpowiedzialni za tworzenie inteligentnych samochodów. Aby stworzyć pojazd, który będzie w stanie podejmować autonomiczne decyzje bez udziału człowieka, należy opracować system sterowania, który będzie w stanie przewidzieć, jak auto zachowuje się np. na danej powierzchni przy konkretnej szybkości. Dzięki temu komputer pokładowy będzie w stanie precyzyjnie zaplanować kolejne manewry, kiedy inne auto nagle zajedzie mu drogę czy kiedy pieszy wybiegnie na ulicę.

– Najnowocześniejsze zastosowania teorii sterowania i systemów spotykamy w samolotach. W niedługiej przyszłości samochody będą jeździły bez kierowcy, tu także teoria sterowania ma zastosowanie – mówi Bożenna Pasik-Duncan.

Z kolei badacze z Uniwersytetu w Delaware oraz Uniwersytetu Wirginii twierdzą, że zagadnienia z teorii sterowania sprawdzą się podczas wdrażania zaawansowanych systemów urządzeń połączonych działają w ramach inteligentnych miast.

Wykorzystanie sterowania adaptacyjnego i stochastycznego umożliwi analizowanie w czasie rzeczywistym położenia oraz celu podróży inteligentnych aut, a następnie takie skoordynowanie ich trasy podróży oraz cyklów świateł, aby usprawnić ruch miejski i uczynić go bardziej bezpiecznym. Systemy autonomicznego sterowania tkanką miejską pozwolą okiełznać chaos na drogach i opracować optymalną trasę przejazdu dla każdego pojazdu.

– Teraz pracujemy nad rzeczą, której dotychczas nie było. Są to pierwsze wyniki, gdzie szum, jakiekolwiek zakłócenie w systemie jest opisane procesem, który nie jest markowskim procesem – opowiada Bozenna Pasik-Duncan.

Proces markowski to proces stochastyczny, w którym do wyznaczenia prawdopodobieństwa przebywania procesu w konkretnym zbiorze w dowolnym momencie w przyszłości wystarczy znajomość położenia w bieżącym momencie. Przykładem procesu Markowa jest np. zajmowanie i zwalnianie łączy w centrali telefonicznej. Opisanie zakłóceń jako procesu niemarkowskiego otworzy dalsze pole do prac nad usprawnianiem sterowania.

– W każdym systemie jest jakieś zakłócenie, jest tzw. szum i ten szum trzeba modelować. Sposób jego modelowania to jest na razie największe wyzwanie. Nie każdy proces, który jest znany i doskonale opanowany, spełnia warunki praktyczne. Dlatego trzeba dobrać taki model, taki proces, który będzie spełniał warunki praktyczne, i to jest to, nad czym pracujemy – tłumaczy ekspertka.

Analitycy MarketsandMarkets szacują, że rynek rozwiązań z zakresu sztucznej inteligencji dla przemysłu do końca 2023 roku osiągnie wartość 4,88 mld dol. W najbliższych latach będzie się rozwijał w tempie ponad 52 proc. średniorocznie.

Czytaj także

Firma

Wchodzi w życie unijna ustawa o cyberbezpieczeństwie. Europejska agencja ENISA zyska nowe uprawnienia, ujednolicona zostanie także certyfikacja produktów

27 czerwca wchodzi w życie Cybersecurity Act, czyli unijna ustawa o cyberbezpieczeństwie. Dzięki niej mają powstać ujednolicone przepisy związane z certyfikacją produktów, procesów i usług pod kątem bezpieczeństwa cybernetycznego. Tymczasem cyberprzestępczość staje się coraz poważniejszym zagrożeniem o globalnej skali. Koszty wynikające z tego typu przestępstw przekroczą w 2019 roku kwotę 2 bln dol.

Medycyna

Biokompatybilne materiały z Polski pomogą w rekonwalescencji pacjentów po urazach. Sztuczne więzadła krzyżowe pozwolą uniknąć bolesnych przeszczepów

Materiały bioaktywne mogą zrewolucjonizować medycynę. Dzięki wysokiej zgodności z tkankami pacjenta pokryte warstwami z bioaktywnych materiałów implanty nie będą odrzucane przez organizm. Ogromną szansą dla pacjentów po wypadkach czy urazach sportowych, u których doszło do zerwania więzadła, może być zastosowanie ich sztucznych odpowiedników. Rozwiązanie, nad którym pracują Polacy, wchodzi obecnie w fazę badań klinicznych. Tymczasem bioaktywne nanocząsteczki stosowane przez naukowców pozwalają już coraz skuteczniej walczyć z problemami współczesnej medycyny, takimi jak zakażenia w okresie okołooperacyjnym.

 

IT i technologie

Obrazowanie rezonansem magnetycznym może zastąpić badanie histopatologiczne. Dzięki coraz wyższej rozdzielczości jest stosowane w onkologii

Badanie rezonansem magnetycznym jest jedną z podstawowych, a zarazem najbezpieczniejszych technik diagnostycznych, szeroko stosowaną w medycynie. Ta technologia rozwija się błyskawicznie, zyskując całkiem nowe funkcje. Innowacją są m.in. rozwiązania zmierzające w kierunku medycyny precyzyjnej, które dają najwyższej jakości wyniki badań i eliminują różnice wynikające z indywidualnych cech różnych pacjentów, oraz takie, które redukują stres pacjentów w trakcie badania, pozwalając nawet poczuć się jak podczas seansu w kinie.