Skip to main content

Иновация

8 август 2024 г.

 

Пиксели, мравки и ДНК: Големи иновации в малки опаковки

В рубриката ни "В областта на технологиите" изследователите използват видеоигри, за да строят по-добри градове, да се ръководят от мравки и да се научат да "говорят" с ДНК.

Изображение, генерирано от изкуствен интелект, от игра за изграждане на градове, което показва високи сгради в зелена градска среда.

Изображение на симулация на град, разработена с помощта на генеративен изкуствен интелект. Снимка: Adobe Stock

Крис Мълън

Донор

За In Tech

In Tech е нашата редовна рубрика, в която представяме това, за което хората говорят в света на технологиите - всичко от криптовалути и NFT до интелигентни градове и киберсигурност. 

В свят, в който авангардните технологии често произлизат от лабораториите в Силициевата долина, някои иновативни решения се търсят от по-неочаквани източници. Изследователите вземат пример от видеоигрите и мравките и прилагат големи езикови модели по необичайни начини за решаване на сложни проблеми в реалния свят.

Изграждане на по-добри блокове с полигони и пиксели

Представете си процъфтяващ мегаполис с високи сгради, обширни паркове и рационализиран обществен транспорт. Възможно ли е дизайнът на този град да е дело не само на експерти по градско планиране, но и на страстни граждани, които са и запалени ентусиасти по градоустройството?

Ново изследване на университета в Ланкастър, Великобритания, има за цел да промени градското планиране, като включи в него мнението на децата в града. Публикувано в Acta Ludologica, рецензирано научно списание за дискурса на игрите и дигиталните игри, проучването показва липсата на обществено участие в настоящите практики за градско развитие и предлага използването на игрови платформи като модифициран "Градове: Skylines" или "Sim City", за да се предложат реалистични симулации за жителите, като се повиши тяхната ангажираност и осведоменост в градското планиране.

Технологията, която е в основата на това проучване, е усъвършенствана модификация на "Градове: Skylines", която позволява на играчите да импортират реални сгради и модели, за да създадат реалистична градска среда. Участниците могат да управляват различни аспекти на живота в града, включително образованието, обществените услуги и данъчните политики, а информационното табло на играта проследява щастието на гражданите. Този интерактивен подход не само запознава играчите с тънкостите на градското планиране, но и служи като инструмент за реални приложения. Изследователите Пол Кюретън и Пол Култън от изследователската лаборатория за дизайн ImaginationLancaster в Ланкастър демонстрират ефективността на този метод чрез работни срещи с градския съвет на Ланкастър, след като включват деца в планирането на ново градинско селище.

Последиците от това изследване са дълбоки. Като интегрират дизайна на игри с градското планиране, изследователите предлагат икономически ефективен, приятен и мащабируем метод за повишаване на ангажираността на гражданите в процеса на планиране. Този подход е насочен и към спешната необходимост от промяна в участието на обществеността, както се подчертава от данните на Кралския институт по градоустройство, според които интересът към планирането сред по-младите хора е минимален.

Проучването завършва с предположението, че подобно новаторско използване на технологиите за игри може да подпомогне проектантите, да подобри развитието на уменията и да предостави необходимите инструменти за по-задълбочено включване на хората в преобразуването на техните жилищни пространства. В крайна сметка това изследване проправя пътя към едно по-сътрудничещо и динамично бъдеще в областта на градското развитие.

Езикът на живота

Следващата спирка от нашия преглед на нетрадиционните технологични вдъхновения ни отвежда в микроскопичния свят на ДНК. Изследователи от германския Технически университет в Дрезден използват изкуствен интелект, за да разгадаят скрития език на ДНК и да осигурят нов поглед върху генетиката и болестите.

ДНК често се описва като план на живота, съдържащ всички инструкции за изграждане и поддържане на организма. Разшифроването на цялата информация в ДНК обаче е изключително сложно и все още не е напълно изяснено, а традиционните методи за ДНК анализ могат да бъдат бавни и трудоемки. Тук се намесва изкуственият интелект.

Изследователи от Техническия университет в Дрезден са разработили нов модел за изкуствен интелект, наречен GROVER (Genome Rules Obtained via Extracted Representations), който третира ДНК последователностите като език, използвайки техники, подобни на тези, използвани при обработката на естествен език. Анализирайки моделите и структурите в ДНК кода, изкуственият интелект може да идентифицира последователности. Този метод, подобен на дешифрирането на чужд език, позволява на изследователите да използват GROVER за по-бързо и по-точно тълкуване на генетичните данни.

Чрез обучението по целия човешки геном GROVER създава ДНК речник, който изследователите се надяват да разкрие прозрения за генетичните кодове и да допринесе за развитието на геномиката и персонализираната медицина. Това изследване, публикувано в Nature Machine Intelligence, има потенциал за значителен пробив в разбирането на сложността на ДНК.

"Що се отнася до езика, говорим за граматика, синтаксис и семантика," Мелиса Санабрия, изследовател, който стои зад проекта, заяви пред уебсайта на университета. "За ДНК това означава да се научат правилата, които управляват последователностите, редът на нуклеотидите и последователностите, както и значението на последователностите. Подобно на моделите на GPT, които изучават човешки езици, GROVER се е научил да "говори" с ДНК."

Анализиране на мравки за мобилизиране на миниатюрни машини

Изследователи от лабораторията MAVLab на ТУ Делфт са направили значителен пробив в навигацията на роботи, като са се вдъхновили от начина, по който мравките се ориентират в околната среда. Мравките използват комбинация от визуално разпознаване (помислете за снимки) и броене на стъпки (помислете за одометрия), за да се върнат у дома дори след дълги пътувания. В лабораторията MAVLab е направена имитация на този метод, като е създадена вдъхновена от насекомите навигационна стратегия за малки и леки роботи.

Традиционните системи за автономна навигация често разчитат на хардуер, който може да е непрактичен за малки роботи. Вдъхновени от природата, изследователите от MAVLabs са разработили система, в която роботите правят снимки на заобикалящата ги среда, за да подпомогнат навигацията. Този метод, подобен на "пътеката на Хензел и Гретел ", включва робот, който прави визуални снимки на определени интервали от време и ги използва за насочване на обратния път. Чрез комбинирането на тези снимки с одометрия роботите покриват по-големи разстояния по-ефективно, което значително намалява изчислителната тежест.

Този биовдъхновен подход е успешно демонстриран с малкия дрон CrazyFlie, който може да се движи на разстояние до 100 метра, използвайки само 1,16 KB памет.  Изследването проправя пътя към практическото използване на малки роботи в различни реални сценарии, където традиционните методи за навигация могат да се окажат неприложими. Макар че системата не генерира подробни карти, тя предоставя надеждно решение за специфични задачи като проследяване на инвентара и наблюдение на оранжерийни култури, при които е достатъчна проста функционалност за връщане към базата.

Независимо дали става дума за използване на видеоигри за подобряване на градското планиране, използване на навигационните умения на мравките за подобряване на роботиката или използване на изкуствен интелект за разкодиране на езика на ДНК, тези прогресивни примери показват силата на нестандартното мислене за постигане на забележителен напредък. И тъй като изследователите продължават да търсят вдъхновение в естествения свят и извън него, можем да очакваме появата на още такива иновативни решения, които да променят начина, по който живеем и взаимодействаме с технологиите.