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创新

2024 年 8 月 8 日

 

像素、蚂蚁和 DNA:小包装中蕴藏大创新

在我们的 "科技 "专栏中,研究人员正在利用电子游戏来建设更好的城市,接受蚂蚁的指导,学习 "说话 "DNA。

人工智能生成的城市建设游戏图像,显示了绿树成荫的城市环境中的高楼大厦。

使用生成式人工智能开发的城市模拟图像。图片来源:Adobe Stock

Chris Mullen

Manager, Global Communications,

Mastercard

关于 In Tech

In Tech》是我们的定期专题,重点介绍人们在技术领域谈论的话题--从加密货币和 NFT 到智能城市和网络安全,无所不包。

在这个世界上,尖端技术往往来自硅谷的实验室,而一些创新解决方案却来自更意想不到的地方。研究人员从视频游戏和蚂蚁中汲取灵感,以不同寻常的方式应用大型语言模型来解决复杂的现实问题。

用多边形和像素搭出更好的积木

想象一下,这是一个高楼林立、公园广阔、公共交通发达的繁华大都市。这座城市的设计是否不仅来自专业的城市规划师,还来自热衷于城市建设游戏的市民?

英国兰卡斯特大学(Lancaster University)的新研究旨在通过将城市儿童的意见纳入设计,彻底改变城市规划。这项研究发表在《游戏学》(Acta Ludologica)杂志上,这是一份关于游戏和数字游戏话语的同行评审科学杂志,它说明了当前城市发展实践中缺乏公众参与的问题,并建议使用游戏平台,如改良版的"城市:天际线 ""模拟城市 "等游戏平台,为居民提供逼真的模拟,提高他们对城市规划的参与度和意识。

这项研究的核心技术是对 "Cities:天际线",玩家可以导入现实世界中的建筑和模型,创造栩栩如生的城市环境。参与者可以管理城市生活的方方面面,包括教育、公共服务和税收政策,而游戏仪表盘则可以追踪市民的幸福感。这种互动方式不仅能让玩家了解错综复杂的城市规划,还能作为实际应用的工具。兰卡斯特以设计为主导的研究实验室ImaginationLancaster的研究人员保罗-库雷顿(Paul Cureton)和保罗-库尔顿(Paul Coulton)通过与兰卡斯特市议会合作举办研讨会,让儿童参与新花园村庄的规划,证明了这种方法的有效性。

这项研究意义深远。通过将游戏设计与城市规划相结合,研究人员提供了一种具有成本效益、令人愉悦且可扩展的方法,以提高市民在规划过程中的参与度。英国皇家城市规划学会的数据显示,年轻人对规划的兴趣微乎其微,这种方法也满足了改变公众参与方式的迫切需要。

研究最后指出,这种对游戏技术的创新使用可以为规划者提供支持,促进技能发展,并提供必要的工具,让人们更深入地参与生活空间的改造。最终,这项研究为城市发展中更具协作性和活力的未来铺平了道路。

生命的语言

下一站,我们将探索 DNA 的微观世界。德国 德累斯顿工业大学(TU Dresden)的研究人员正在利用人工智能解开 DNA 隐藏的语言,为遗传学和疾病提供新的见解。

DNA 通常被描述为生命的蓝图,包含构建和维持生物体的所有指令。然而,破译 DNA 中的所有信息是极其复杂的,目前还没有完全搞清楚,而且传统的 DNA 分析方法可能很慢,需要耗费大量人力物力。这就是人工智能的用武之地。

德累斯顿工业大学(TU Dresden ) 的研究人员开发了一种名为 GROVER (通过提取表征获得基因组规则)的 新型人工智能模型 ,该模型像处理语言一样处理 DNA 序列,使用的技术与自然语言处理中使用的技术类似。通过分析 DNA 代码中的模式和结构,人工智能可以识别序列。这种方法类似于破译外语,研究人员可以利用 GROVER 更快、更准确地解读基因数据。

通过对整个人类基因组进行训练,GROVER 创建了 DNA 字典,研究人员希望它能揭示基因密码,推动基因组学和个性化医疗的发展。这项发表在《自然-机器智能》(Nature Machine Intelligence)上的研究有望在理解 DNA 的复杂性方面取得重大突破。

" 该项目背后的研究人员梅丽莎-萨纳布里亚(Melissa Sanabria)告诉大学网站:"就语言而言,我们谈论的是语法、句法和语义。"对于 DNA 来说,这意味着要学习管理序列的规则、核苷酸和序列的顺序以及序列的含义。就像 GPT 模型学习人类语言一样,GROVER 基本上学会了如何'说'DNA"。

分析蚂蚁,调动微型机器

代尔夫特理工大学 MAVLab 实验室的研究人员从蚂蚁的导航方式中汲取灵感, 在机器人 导航 领域取得了重大突破 。蚂蚁利用视觉识别(想象一下快照)和步数计算(想象一下里程计)相结合的方法返回家园,即使经过长途跋涉也是如此。无人飞行器实验室仿效了这种方法,为微型、轻型机器人创造了一种受昆虫启发的导航策略。

传统的自主导航系统通常依赖于硬件,而这些硬件对于小型机器人来说并不实用。受大自然的启发,MAVLabs 的研究人员设计了一种系统,让机器人拍摄周围环境的快照来帮助导航。这种方法类似于韩赛尔和格莱特的面包屑足迹,机器人每隔一段时间就会拍摄视觉快照,并利用这些快照引导自己返回。通过将这些快照与里程测量相结合,机器人可以更有效地覆盖更远的距离,大大减轻了计算负担。

这种生物启发方法已在名为 "CrazyFlie "的小型无人机上成功演示,该无人机仅使用 1.16 KB 的内存就能航行 100 米。 这项研究为在传统导航方法可能不可行的各种现实世界场景中实际部署微型机器人铺平了道路。虽然该系统不能生成详细的地图,但它为库存跟踪和温室作物监测等特定任务提供了强大的解决方案,只需简单的返回基准功能即可。

无论是利用电子游戏改善城市规划,利用蚂蚁的导航技能提高机器人技术,还是利用人工智能解码 DNA 语言,这些先进的例子都展示了打破常规思维的力量,推动了非凡的进步。随着研究人员不断从自然界及其他领域中寻找灵感,我们可以预见会有更多这样的创新解决方案出现,从而改变我们的生活方式以及与技术互动的方式。