Otonom Yapay Zeka Robotu, Hiçbir İnsanın Yapamayacağı Şok Emici Bir Şekil Yaratıyor...

Boston Üniversitesi'nin robotu MAMA BEAR, enerji emici yapıları özerk bir şekilde yaratıyor ve test ediyor; nakliye malzemelerinden askeri teçhizata kadar çeşitli uygulamalarda son zamanlarda %75'lik rekor bir verimlilik elde ediyor. Katkıda bulunanlar: Devin Hahn, Boston Üniversitesi Productions

Otonom bir robot, hiçbir insanın yapamayacağı şok emici bir şekil yarattı. Daha güvenli kasklar, ambalajlar, araba tamponları ve daha fazlasını tasarlamanın ne anlama geldiğini öğrenin. Boston Üniversitesi Mühendislik Fakültesi'ndeki bir laboratuvarın sınırları içinde, bir robot kolu küçük plastik nesneleri, düşerken yakalamak için tam olarak yere yerleştirilmiş bir kutuya bırakıyor. 

Bu minik nesneler (tüy hafifliğinde, silindirik parçalar, boyu bir inçten büyük değil) birer birer kutuyu dolduruyor. Bazıları mavi, diğerleri kırmızı, mor, yeşil veya siyahtır. Bu yapıların her biri robot özerkliği üzerine yapılan bir deneyin sonucudur. Bağımsız olarak çalışan ve sürekli öğrenme yoluyla uyum sağlayan robot, şimdiye kadar var olan en verimli enerji emici şekli yaratma arayışında.

 İnovasyon Süreci 

Bunu yapmak için robot, 3D yazıcıyla küçük bir plastik yapı oluşturuyor, şeklini ve boyutunu kaydediyor, onu düz metal bir yüzeye taşıyor ve ardından yetişkin bir Arap atının çeyreklik üzerinde durmasına eşdeğer bir basınçla eziyor. Robot daha sonra yapının ne kadar enerji emdiğini, ezildikten sonra şeklinin nasıl değiştiğini ölçüyor ve her ayrıntıyı geniş bir veri tabanına kaydediyor. 

Ardından, ezilmiş nesneyi kutuya bırakır ve metal plakayı silerek bir sonraki parçayı basmaya ve test etmeye hazır hale getirir. Önceki modelden biraz farklı olacak; tasarımı ve boyutları, Bayesian optimizasyonu olarak adlandırılan şeyin temeli olan tüm geçmiş deneylere dayanan robotun bilgisayar algoritması tarafından ayarlanacak. Deney üstüne deney yapın, 3 boyutlu yapılar ezilmenin etkisini absorbe etme konusunda daha iyi hale geliyor.

Boston Üniversitesi Mühendislik Fakültesi'ndeki bir laboratuvarda, bir robot kolu küçük, plastik nesneleri yere mükemmel bir şekilde yerleştirilmiş bir kutuya bırakıyor ve düşerken onları yakalıyor. Bu minik yapılar (tüy hafifliğinde, silindirik parçalar, yüksekliği bir inçten fazla değil) birer birer kutuyu dolduruyor. Bazıları kırmızı, bazıları mavi, mor, yeşil veya siyahtır. Her nesne, robot özerkliğiyle ilgili bir deneyin sonucudur. Kendi başına öğrenen robot, şimdiye kadar var olan en verimli enerji soğurucu şekle sahip bir nesneyi arıyor ve yapmaya çalışıyor. Katkıda bulunanlar: Devin Hahn, Boston Üniversitesi Productions

Sürekli İyileştirme ve Uygulamalar 

Bu aralıksız yinelemeler, makine mühendisliği alanında ENG doçenti Keith Brown ve KABlab'daki ekibinin çalışmaları sayesinde mümkün olmuştur. MAMA BEAR (uzun tam başlığı, Eklemeli Olarak Üretilmiş Mimarilerin Mekaniği Bayesian Deneysel Otonom Araştırmacısı) adlı robot, Brown ve laboratuvarı tarafından ilk kez 2018'de kavramsallaştırıldığından bu yana gelişti. 2021 yılına gelindiğinde laboratuvar, makineyi normal çalışma moduna almıştı. Mekanik enerji emme verimliliği olarak bilinen bir özellik olan, en fazla enerjiyi emen bir şekil yapma arayışı. Bu mevcut yineleme üç yılı aşkın bir süredir sürekli olarak yürütülüyor ve düzinelerce kutuyu 25.000'den fazla 3D baskılı yapıyla dolduruyor. 

Pratik Uygulamalar ve Başarılar 

Neden bu kadar çok şekil var? Enerjiyi verimli bir şekilde emebilen bir şeyin sayısız kullanım alanı vardır; örneğin, dünya çapında gönderilen hassas elektronikler için yastıklama veya sporcular için dizlikler ve bilek koruyucuları. Brown, "Örneğin, bir arabada daha iyi tamponlar veya paketleme ekipmanı yapmak için bu veri kitaplığından yararlanabilirsiniz" diyor. İdeal şekilde çalışması için yapıların mükemmel dengeyi sağlaması gerekir: Korumaları gereken şeye zarar verecek kadar güçlü olamazlar, ancak darbeyi absorbe edecek kadar güçlü olmalıdırlar. Brown, MAMA BEAR'dan önce şimdiye kadar gözlemlenen en iyi yapının enerjiyi absorbe etmede yaklaşık yüzde 71 verimli olduğunu söylüyor. Ancak 2023'ün soğuk bir Ocak öğleden sonrasında Brown'ın laboratuvarı, robotlarının yüzde 75 verimliliğe ulaşarak bilinen rekoru kırdığını izledi. Sonuçlar bugün (21 Mayıs) Nature Communications dergisinde yayınlandı . Brown'un laboratuvarında MAMA BEAR'ı denetleyen doktora öğrencisi Kelsey Snapp (ENG'25), "Başladığımızda, bu rekor kıran şeklin olup olmayacağını bilmiyorduk" diyor. "Yavaş ama emin adımlarla ilerlemeye devam ettik ve geçmeyi başardık." 

Rekor Kıran Tasarım ve Daha Fazla Yenilik 

Rekor kıran yapı, araştırmacıların beklediği hiçbir şeye benzemiyor: ince çiçek yaprakları şeklinde dört noktaya sahip ve ilk tasarımlardan daha uzun ve daha dar.

Brown, "Burada çok fazla mekanik veri olmasından heyecan duyuyoruz ve bunları daha genel olarak tasarımla ilgili dersler almak için kullanıyoruz" diyor. Kapsamlı verileri halihazırda ilk gerçek hayattaki uygulamasını alıyor ve ABD Ordusu askerleri için yeni kask dolgusu tasarımına bilgi sağlamaya yardımcı oluyor. Brown, Snapp ve proje işbirlikçisi, BÜ Sanat ve Bilim Fakültesi bilgisayar bilimi doçenti Emily Whiting, ABD Ordusu ile çalıştı ve patent bekleyen dolguları kullanan kaskların rahat olduğundan ve darbelere karşı yeterli koruma sağladığından emin olmak için saha testlerinden geçti. . Dolgu için kullanılan 3 boyutlu yapı, rekor kıran parçadan farklıdır; daha yumuşak bir merkeze ve rahatlığın sağlanması için daha kısa bir yapıya sahiptir. 

Otonom Robotların Araştırmada Genişleyen Rolü 

MAMA BEAR, Brown'un tek otonom araştırma robotu değil. Laboratuarında farklı görevleri yerine getiren başka "BEAR" robotları da var; atomik kuvvet mikroskobu adı verilen bir teknolojiyi kullanarak malzemelerin moleküler ölçekte davranış şeklini inceleyen nano BEAR gibi. Brown aynı zamanda ENG makine mühendisliği yardımcı doçenti Jörg Werner ile birlikte çalışarak, PANDA (Polimer Analizi ve Keşif Dizisi'nin kısaltması) olarak bilinen ve binlerce ince polimer malzemeyi test ederek en iyi sonucu vereni bulmak için BEAR olarak bilinen başka bir sistem geliştirmek üzere çalışıyor. bir batarya. Brown, "Hepsi araştırma yapan robotlar" diyor. 

"Felsefemiz , araştırmayı çok daha hızlı yapmamıza yardımcı olmak için makine öğrenimini otomasyonla birlikte kullanmalarıdır ." Snapp, "Sadece daha hızlı değil" diye ekliyor. “Normalde yapamayacağınız şeyleri yapabilirsiniz. Başka türlü ulaşamayacağımız bir yapıya veya hedefe ulaşabiliriz çünkü bu çok pahalı ve zaman alıcı olurdu." Deneylerin başladığı 2021'den bu yana MAMA BEAR ile yakın işbirliği içinde çalıştı ve robota, makine görüşü olarak bilinen görme ve kendi test plakasını temizleme yeteneğini kazandırdı. 

Otonom Araştırmanın Geleceği 

KABlab, otonom araştırmanın önemini daha da göstermeyi umuyor. Brown, inanılmaz derecede çok sayıda yapı ve çözümü test etmesi gereken çeşitli alanlardaki bilim insanlarıyla işbirliğini sürdürmek istiyor. Zaten bir rekor kırmış olsalar bile Brown, "maksimum verime ulaşıp ulaşmadığımızı bilme olanağımız yok" diyor, bu da muhtemelen rekoru tekrar kırabilecekleri anlamına geliyor. Böylece, Brown ve ekibi veritabanının başka hangi uygulamalar için yararlı olabileceğini görürken, MAMA BEAR sınırları daha da zorlayarak çalışmaya devam edecek. Ayrıca, 25.000'den fazla ezilmiş parçanın nasıl açılıp 3D yazıcılara yeniden yüklenebileceğini, böylece malzemenin daha fazla deney için geri dönüştürülebileceğini de araştırıyorlar. 

Brown şöyle diyor: "Bu sistem üzerinde çalışmaya devam edeceğiz çünkü mekanik verimlilik, diğer birçok malzeme özelliği gibi, yalnızca deneylerle doğru bir şekilde ölçülür ve kendi kendini çalıştıran laboratuvarlar kullanmak, en iyi deneyleri seçip bunları gerektiği gibi gerçekleştirmemize yardımcı olur." mümkün olduğu kadar hızlı."