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

CES 2019

Energetyka

Inteligentnym oświetleniem można już sterować za pomocą głosu. Na rynek trafia też pierwszy, inteligentny zamiennik 100-watowej żarówki

Na rynek trafia coraz więcej rodzajów urządzeń wchodzących w skład inteligentnego domu. Smart Home to już nie tylko telewizor, system nagłośnienia czy nawet pralka i lodówka sterowane za pomocą aplikacji mobilnej. Teraz to już także inteligentne oświetlenie, które kontrolować można za pomocą głosu. Na rynek trafi niebawem pierwsza inteligentna żarówka LED o mocy równoważnej 100 watom. Zaprezentowano także inteligentny reflektor, który poprawi bezpieczeństwo domu, chroniąc przed włamywaczami.

Medycyna

Domowe badanie czynności serca dziecka w łonie matki dzięki specjalnej opasce. Na rynku pojawia się coraz więcej inteligentnych urządzeń baby tech

Rynek baby tech, czyli technologii służących głównie dzieciom i ich rodzicom, rozwija się w coraz szybszym tempie. Pojawia się coraz więcej innowacyjnych urządzeń, które wspierają rozwój dziecka już od momentu poczęcia. Inteligentna skarpetka potrafi monitorować tętno i oddech dziecka, a specjalne głośniki sprawiają, że muzyka dotrze jeszcze do płodu. Zaprezentowana na targach CES 2019 inteligentna opaska do monitorowania tętna płodu sprawi, że badanie kardiotokografii będzie można wykonywać w domu.

 

Gadgety

Uczące się słuchawki dostosują poziom dźwięku do użytkownika. Budują jego profil w sposób podobny do badania audiologicznego

Słuchawki pozwalają już nie tylko słuchać muzykę, lecz także ją poczuć. Inteligentne, uczące się słuchawki potrafią przetestować słuch i dostosować wszystkie ustawienia do unikalnego słuchu użytkownika. W ten sposób uzyskiwany jest wysoki poziom immersyjności, a użytkownik ma wrażenie zanurzenia się w dźwięku. W przyszłości do słuchawek trafią także asystenci głosowi.