Skip to main content

Inovace

8. srpna 2024

 

Pixely, mravenci a DNA: Velké inovace čekají v malých baleních

V naší rubrice In Tech se dozvíte, že vědci využívají videohry k budování lepších měst, řídí se mravenci a učí se "mluvit" DNA.

Obrázek hry na stavbu města vytvořený umělou inteligencí, který zobrazuje vysoké budovy v městském prostředí plném listí.

Obrázek simulace města byl vytvořen pomocí generativní umělé inteligence. Foto: Adobe Stock

Chris Mullen

Přispěvatel

O společnosti In Tech

In Tech je naše pravidelná rubrika, která upozorňuje na to, o čem se mluví ve světě technologií - od kryptoměn a NFT až po chytrá města a kybernetickou bezpečnost. 

Ve světě, kde špičkové technologie často vycházejí z laboratoří v Silicon Valley, se některá inovativní řešení rodí z nečekaných zdrojů. Výzkumníci si berou příklad z videoher a mravenců a používají velké jazykové modely neobvyklými způsoby k řešení složitých problémů reálného světa.

Stavba lepších bloků z polygonů a pixelů

Představte si vzkvétající metropoli s výškovými budovami, rozsáhlými parky a efektivní veřejnou dopravou. Mohli za návrhem tohoto města stát nejen odborní urbanisté, ale i nadšení občané, kteří jsou zároveň vášnivými milovníky her na stavbu měst?

Nový výzkum Lancasterské univerzity ve Velké Británii si klade za cíl revolučně změnit plánování měst tím, že do návrhu zahrne podněty od dětí. Studie publikovaná v Acta Ludologica, recenzovaném vědeckém časopise o diskurzu her a digitálních hrách, ilustruje nedostatečné zapojení veřejnosti do současných postupů rozvoje měst a navrhuje využití herních platforem, jako je modifikovaný projekt "Cities: Skylines" nebo "Sim City", které by obyvatelům nabídly realistické simulace a zvýšily jejich zapojení a informovanost do plánování měst.

Technologie, která je základem této studie, je sofistikovanou modifikací systému "Cities: Skylines", která umožňuje hráčům importovat skutečné budovy a modely a vytvářet tak realistické městské prostředí. Účastníci mohou spravovat aspekty života ve městě, včetně vzdělávání, veřejných služeb a daňové politiky, zatímco herní panel sleduje spokojenost občanů. Tento interaktivní přístup hráče nejen seznamuje se složitostmi městského plánování, ale slouží také jako nástroj pro využití v reálném světě. Výzkumníci Paul Cureton a Paul Coulton z lancasterské výzkumné laboratoře ImaginationLancaster, která se zabývá designem, prokázali účinnost této metody na workshopech s radnicí města Lancaster poté, co zapojili děti do plánování nové zahradní vesnice.

Důsledky tohoto výzkumu jsou hluboké. Integrací herního designu s městským plánováním nabízejí výzkumníci nákladově efektivní, příjemnou a škálovatelnou metodu pro zvýšení zapojení občanů do procesu plánování. Tento přístup rovněž reaguje na naléhavou potřebu změny v účasti veřejnosti, jak zdůrazňují údaje Královského institutu pro územní plánování, podle nichž je zájem o plánování mezi mladými lidmi minimální.

V závěru studie se uvádí, že takové inovativní využití herních technologií by mohlo podpořit plánovače, posílit rozvoj dovedností a poskytnout nezbytné nástroje k hlubšímu zapojení lidí do proměny jejich obytných prostor. V konečném důsledku tento výzkum otevírá cestu k dynamičtější budoucnosti rozvoje měst, která bude založena na spolupráci.

Jazyk života

Další zastávka našeho pohledu na netradiční technologické inspirace nás zavede do mikroskopického světa DNA. Výzkumníci z německé Technické univerzity v Drážďanech využívají umělou inteligenci k odhalení skrytého jazyka DNA, což jim umožňuje získat nové poznatky o genetice a nemocech.

DNA je často popisována jako plán života, který obsahuje všechny instrukce pro stavbu a udržení organismu. Rozluštění všech informací v DNA je však neuvěřitelně složité a dosud ne zcela pochopené a tradiční metody analýzy DNA mohou být pomalé a pracné. V tomto případě přichází na řadu umělá inteligence.

Výzkumníci z TU Dresden vyvinuli nový model umělé inteligence s názvem GROVER (Genome Rules Obtained via Extracted Representations), který se sekvencemi DNA zachází jako s jazykem a využívá techniky používané při zpracování přirozeného jazyka. Analýzou vzorů a struktur v kódu DNA může umělá inteligence identifikovat sekvence. Tato metoda, podobná luštění cizího jazyka, umožňuje výzkumníkům využít GROVER k rychlejší a přesnější interpretaci genetických dat.

Tréninkem na celém lidském genomu vytváří GROVER slovník DNA, který, jak vědci doufají, může odhalit poznatky o genetických kódech, což přispěje k rozvoji genomiky a personalizované medicíny. Tento výzkum, publikovaný v časopise Nature Machine Intelligence, představuje potenciál pro významný průlom v pochopení složitosti DNA.

"Pokud jde o jazyk, mluvíme o gramatice, syntaxi a sémantice," uvedla na internetových stránkách univerzity" Melissa Sanabria, výzkumná pracovnice projektu. "V případě DNA to znamená naučit se pravidla, kterými se sekvence řídí, pořadí nukleotidů a sekvencí a jejich význam. Podobně jako se modely GPT učí lidské jazyky, naučil se GROVER v podstatě 'mluvit' DNA."

Analýza mravenců k mobilizaci miniaturních strojů

Výzkumníci z laboratoře MAVLab na Technické univerzitě v Delftu dosáhli významného průlomu v oblasti navigace robotů, když se inspirovali způsobem, jakým se mravenci orientují ve svém prostředí. Mravenci používají kombinaci vizuálního rozpoznávání (představte si snímky) a počítání kroků (představte si odometrii), aby se vrátili domů i po dlouhých cestách. Laboratoř MAVLab tuto metodu napodobila a vytvořila navigační strategii inspirovanou hmyzem pro malé a lehké roboty.

Tradiční autonomní navigační systémy se často spoléhají na hardware, který může být pro malé roboty nepraktický. Výzkumníci ze společnosti MAVLabs se inspirovali přírodou a navrhli systém, v němž roboti pořizují snímky svého okolí, aby si usnadnili navigaci. Tato metoda, podobná drobečkové stopě Jeníčka a Mařenky, spočívá v tom, že robot v určitých intervalech pořizuje vizuální snímky a na jejich základě se vrací zpět. Kombinací těchto snímků s odometrií roboti efektivněji překonávají větší vzdálenosti, což výrazně snižuje výpočetní zátěž.

Tento biologicky inspirovaný přístup byl úspěšně demonstrován na malém dronu CrazyFlie, který se dokáže pohybovat až do vzdálenosti 100 metrů s použitím pouze 1,16 KB paměti.  Výzkum otevírá cestu k praktickému nasazení malých robotů v různých reálných situacích, kde mohou být tradiční navigační metody neproveditelné. Systém sice nevytváří podrobné mapy, ale poskytuje robustní řešení pro specifické úkoly, jako je sledování zásob a monitorování skleníkových plodin, kde stačí jednoduchá funkce návratu k základně.

Ať už se jedná o využití videoher ke zlepšení plánování měst, využití navigačních schopností mravenců ke zlepšení robotiky nebo využití umělé inteligence k dekódování jazyka DNA, tyto progresivní příklady ukazují, jakou sílu má nestandardní myšlení k dosažení pozoruhodného pokroku. Vzhledem k tomu, že vědci se i nadále inspirují nejen přírodou, můžeme očekávat, že se objeví další inovativní řešení, která změní náš způsob života a interakce s technologiemi.