להקת דגים – כמודל חוסך אנרגיה לנחיל כלים אוטונומיים

This post is also available in: English (אנגלית)

חוקרים ממכון המחקר ETH Zurich בשווייץ מנסים ללמוד כיצד מתנהג נחיל של דגים, כדי ליישם ידע זה בתפעול נחיל של כלים רובוטיים אוטונומיים. בעזרת "למידה ע"י חיזוק" (reinforcement learning) החוקרים למדו איך הדגים "קוצרים" אנרגיה מזרימת המים והמערבולות הנוצרות ע"י הדגים ששוחים בסמוך להם. ידע זה עשוי להוביל לצמצום האנרגיה הנצרכת ע"י נחיל אוטונומי.

reinforcement learning הוא תת-תחום בלמידת מכונה (machine learning), השואב השראה מפסיכולוגיה התנהגותית. הוא עוסק בחקירה ואפיון של פתרונות אופטימליים לבעיות. מדובר על דרך ללמד סוכני תוכנה למצוא את הפתרון הטוב ביותר, כדי להשיג "פרס" (חיזוק חיובי).  

הבנה של הסביבה בה הדגים שוחים ומנווטים היא המפתח להבנת התנהגותם בעת יצירת נחיל. יש ראיות לכך שאופן השחייה מתאים את עצמו לגרדיינטים של זרימה ובמקרים מסוימים זה מאפשר קצירת אנרגיה מהזרימה. במילים אחרות, בנחיל יש אינטראקציות הידרודינמיות המתבטאות בכך שכל דג מנצל את השובל של דגים אחרים. כדי להראות זאת החוקרים בנו מודלים ממוחשבים המשלבים "למידה ע"י חיזוק" יחד עם סימולציות נומריות של משוואות נבייה-סטוקס (משוואות של דינמיקת זרימה) עבור גופים אוטונומיים השוחים זה אחר זה. חישובים אנרגטיים על בסיס מודלים אלה הראו הגדלה משמעותית של המהירות ויעילות השחייה הודות לאינטראקציה, לפי techxplore.com.