Skip to main content

חדשנות

8 באוגוסט, 2024

 

פיקסלים, נמלים ו-DNA: חדשנות גדולה מחכה באריזות קטנות

בטור שלנו בנושא טכנולוגיה, חוקרים משתמשים במשחקי וידאו כדי לבנות ערים טובות יותר, מקבלים הנחיות מנמלים ולומדים "לדבר" DNA.

תמונה שנוצרה על ידי בינה מלאכותית של משחק בניית ערים המציגה בניינים גבוהים בסביבה עירונית ירוקה.

תמונה של סימולציית עיר פותחה באמצעות בינה מלאכותית גנרטיבית. קרדיט צילום: Adobe Stock

כריס מולן

תוֹרֵם

אודות טכנולוגיה

"בטכנולוגיה" הוא המדור הקבוע שלנו, המדגיש את מה שאנשים מדברים עליו בעולם הטכנולוגיה - החל מקריפטו ו-NFTs ועד ערים חכמות ואבטחת סייבר. 

בעולם שבו טכנולוגיה מתקדמת נובעת לעתים קרובות ממעבדות עמק הסיליקון, כמה פתרונות חדשניים נמשכים ממקורות בלתי צפויים יותר. חוקרים לוקחים רמזים ממשחקי וידאו ונמלים ומיישמים מודלים של שפה גדולים בדרכים יוצאות דופן כדי לפתור בעיות מורכבות מהעולם האמיתי.

בניית בלוקים טובים יותר עם פוליגונים ופיקסלים

דמיינו מטרופולין משגשג עם בניינים רבי קומות, פארקים רחבי ידיים ותחבורה ציבורית יעילה. האם ייתכן שעיצוב העיר הזו נבע לא רק ממתכנני ערים מומחים, אלא גם מאזרחים נלהבים שהם גם חובבי משחקי בניית ערים מושבעים?

מחקר חדש מאוניברסיטת לנקסטר בבריטניה שואף לחולל מהפכה בתכנון העירוני על ידי שילוב קלט מילדי העיר בעיצוב. המחקר, שפורסם ב- Acta Ludologica, כתב עת מדעי שעבר ביקורת עמיתים העוסק בשיח על משחקים ומשחקים דיגיטליים, ממחיש את חוסר המעורבות הציבורית בפרקטיקות הפיתוח העירוניות הנוכחיות ומציע שימוש בפלטפורמות משחקים כמו "Cities: Skylines" או "Sim City" משופרים כדי להציע סימולציות מציאותיות לתושבים, ולשפר את מעורבותם ומודעותם בתכנון ערים.

הטכנולוגיה שבלב המחקר הזה היא גרסה מתוחכמת של "Cities: Skylines", המאפשרת לשחקנים לייבא מבנים ומודלים מהעולם האמיתי כדי ליצור סביבות עירוניות מציאותיות. המשתתפים יכולים לנהל היבטים של חיי העיר, כולל חינוך, שירותים ציבוריים ומדיניות מס, בעוד שלוח המחוונים של המשחק עוקב אחר אושר האזרחים. גישה אינטראקטיבית זו לא רק מחנכת את השחקנים על מורכבויות התכנון העירוני, אלא גם משמשת ככלי ליישומים בעולם האמיתי. החוקרים פול קיורטון ופול קולטון, ממעבדת המחקר ImaginationLancaster של לנקסטר, המתמקדת בעיצוב, הדגימו את יעילותה של שיטה זו באמצעות סדנאות עם מועצת העיר לנקסטר לאחר ששיתפו ילדים בתכנון כפר גנים חדש.

ההשלכות של מחקר זה הן עמוקות. על ידי שילוב עיצוב משחקים עם תכנון עירוני, החוקרים מציעים שיטה חסכונית, מהנה וניתנת להרחבה להגברת מעורבות האזרחים בתהליך התכנון. גישה זו עונה גם על הצורך הדחוף בשינוי בהשתתפות הציבור, כפי שמודגש על ידי נתוני המכון המלכותי לתכנון ערים המצביעים על עניין מינימלי בתכנון בקרב צעירים.

המחקר מסכם בהצעה כי שימוש חדשני שכזה בטכנולוגיית משחקים יכול לתמוך במתכננים, לשפר את פיתוח המיומנויות ולספק את הכלים הדרושים כדי לערב אנשים בצורה עמוקה יותר בשינוי של מרחבי המגורים שלהם. בסופו של דבר, מחקר זה סולל את הדרך לעתיד שיתופי ודינמי יותר בפיתוח עירוני.

שפת החיים

התחנה הבאה במבטנו על השראות טכנולוגיות לא קונבנציונליות לוקחת אותנו לעולם המיקרוסקופי של ה-DNA. חוקרים באוניברסיטת טנסי דרזדן בגרמניה משתמשים בבינה מלאכותית כדי לחשוף את השפה הנסתרת של הדנ"א, ומספקים תובנות חדשות לגבי גנטיקה ומחלות.

DNA מתואר לעתים קרובות כתוכנית האב של החיים, המכילה את כל ההוראות לבנייה ותחזוקה של אורגניזם. עם זאת, פענוח כל המידע בתוך ה-DNA הוא מורכב להפליא ועדיין לא מובן במלואו, ושיטות מסורתיות של ניתוח DNA יכולות להיות איטיות ודורשות עבודה רבה. שם נכנסת לתמונה בינה מלאכותית.

חוקרים באוניברסיטת טנסי דרזדן פיתחו מודל בינה מלאכותית חדש בשם GROVER (חוקי גנום שהתקבלו באמצעות ייצוגים מופקים), אשר מתייחס לרצפי DNA כשפה, תוך שימוש בטכניקות דומות לאלו המשמשות בעיבוד שפה טבעית. על ידי ניתוח דפוסים ומבנים בתוך קוד ה-DNA, הבינה המלאכותית יכולה לזהות רצפים. שיטה זו, בדומה לפענוח שפה זרה, מאפשרת לחוקרים להשתמש ב-GROVER לפרשנות מהירה ומדויקת יותר של נתונים גנטיים.

על ידי אימון על הגנום האנושי כולו, GROVER יוצר מילון DNA שהחוקרים מקווים שיוכל לפתוח תובנות לגבי קודים גנטיים, לקדם גנומיקה ורפואה מותאמת אישית. מחקר זה, שפורסם בכתב העת Nature Machine Intelligence, טומן בחובו פוטנציאל לפריצות דרך משמעותיות בהבנת מורכבות ה-DNA.

"מבחינת שפה, אנחנו מדברים על דקדוק, תחביר וסמנטיקה", אמרה מליסה סנבריה, חוקרת שעומדת מאחורי הפרויקט, לאתר האינטרנט של האוניברסיטה. "עבור DNA, משמעות הדבר היא לימוד הכללים השולטים ברצפים, סדר הנוקלאוטידים והרצפים, ומשמעות הרצפים." כמו מודלים של GPT הלומדים שפות אנושיות, GROVER למעשה למד כיצד 'לדבר' DNA.

ניתוח נמלים כדי לגייס מכונות מיניאטוריות

חוקרים במעבדת MAVL של TU Delft עשו פריצת דרך משמעותית בניווט רובוטי על ידי שאיבת השראה מהאופן שבו נמלים מנווטות את סביבתן. נמלים משתמשות בשילוב של זיהוי חזותי (חשבו על תמונות בזק) וספירת צעדים (חשבו על מרחק) כדי לחזור הביתה, אפילו לאחר נסיעות ארוכות. מעבדת MAVL חיקתה שיטה זו, ויצרה אסטרטגיית ניווט בהשראת חרקים עבור רובוטים זעירים וקלים.

מערכות ניווט אוטונומיות מסורתיות מסתמכות לעתים קרובות על חומרה שיכולה להיות לא מעשית עבור רובוטים זעירים. בהשראת הטבע, חוקרי MAVLabs תכננו מערכת שבה רובוטים מצלמים תמונות של סביבתם כדי לסייע בניווט. שיטה זו, בדומה לשביל פירורי הלחם של הנזל וגרטל , כוללת את הרובוט מצלם תמונות חזותיות במרווחים ומשתמש בהן כדי להנחות את מסעו חזרה. על ידי שילוב תמונות מצב אלו עם מרחק מדידה, הרובוטים מכסים מרחקים גדולים יותר בצורה יעילה יותר, ומפחיתים משמעותית את נטל החישוב.

גישה זו, המושפעת מביוטכנולוגיה, הודגמה בהצלחה עם רחפן קטן בשם CrazyFlie, שיכול לנווט עד 100 מטרים באמצעות זיכרון של 1.16 KB בלבד.  המחקר סולל את הדרך לפריסה מעשית של רובוטים זעירים בתרחישים שונים בעולם האמיתי, שבהם שיטות ניווט מסורתיות עשויות להיות בלתי ישימות. למרות שהמערכת אינה מייצרת מפות מפורטות, היא מספקת פתרון חזק למשימות ספציפיות כמו מעקב אחר מלאי וניטור גידולי חממה, שבהן פונקציונליות פשוטה של חזרה לבסיס מספיקה.

בין אם מדובר בשימוש במשחקי וידאו לשיפור התכנון העירוני, בהסתמכות על כישורי הניווט של נמלים כדי לשפר את הרובוטיקה או בשימוש בבינה מלאכותית כדי לפענח את שפת ה-DNA, דוגמאות מתקדמות אלה מדגימות את כוחה של חשיבה מחוץ לקופסה כדי להניע התקדמות יוצאת דופן. וככל שחוקרים ממשיכים לחפש השראה בעולם הטבע ומעבר לו, אנו יכולים לצפות שיצוצו עוד פתרונות חדשניים אלה, שישנו את האופן שבו אנו חיים ומקיימים אינטראקציה עם טכנולוגיה.