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

Nowe technologie usprawniają przeprowadzanie badań rynkowych. Przyszłością branży rozwiązania oparte na sztucznej inteligencji i analizie emocji

Metody przeprowadzania badań rynkowych stają się coraz bardziej innowacyjne. Nawet te tradycyjne, polegające na fizycznym zbieraniu informacji z rynku, mogą być znacznie przyspieszone dzięki platformom online. Tymczasem analizą reakcji i emocji konsumentów oraz ich wzorców zachowań zajmują się coraz częściej algorytmy uczenia maszynowego. Taka forma analityki rynkowej – zdaniem specjalistów – osiągnie w najbliższych latach bardzo dynamiczny wzrost.

Medycyna

Nanoroboty zaaplikują lek bezpośrednio do chorej tkanki i wyleczą raka. Przeszkodą w ich wdrożeniu może być jednak wysoki koszt operacji z ich udziałem

Nanotechnologia może zrewolucjonizować rynek medyczny i systemy ochrony zdrowia. Szczególnie duże nadzieje wiązane są z pracami nad nanorobotami, które zdolne byłyby aplikować substancje lecznicze bezpośrednio do chorej tkanki i skutecznie walczyć np. z nowotworami. Problemem we wdrożeniu tego typu technologii może być jednak początkowo bardzo wysoki koszt związany z ich użyciem w procedurach medycznych. Inżynierowie i naukowcy coraz częściej wybierają materiały już dostępne, by innowacje medyczny mogły się pojawić na rynku jak najszybciej.

Technologie

Wraz z rozwojem sztucznej inteligencji rodzi się nowa gospodarka. Automatyzacja zmieni rynek pracy, zlikwiduje część zawodów i przyczyni się do powstania nowych

W chwili obecnej powstają pierwsze zalążki nowej gospodarki opartej na sztucznej inteligencji, automatyce oraz robotyce. Zautomatyzowane maszyny powoli wkraczają na rynek pracy, zmieniając jego oblicze. Roboty mogą zastąpić człowieka przy wykonywaniu najprostszych prac związanych z magazynowaniem czy transportem. Z drugiej strony popularyzacja rozwiązań automatycznych przyczynia się do ewolucji współczesnych zawodów i profesjonalizacji personelu.