Skip to main content

Innovation

8 augusti 2024

 

Pixlar, myror och DNA: Stor innovation väntar i små paket

I vår kolumn In Tech använder forskare videospel för att bygga bättre städer, ta vägledning från myror och lära sig att "tala" DNA.

En AI-genererad bild av ett stadsbyggande spel som visar höga byggnader i en lummig stadsmiljö.

En bild av en stadssimulering utvecklades med generativ AI. Foto: Adobe Stock

Chris Mullen

Bidragsgivare

Om teknik

In Tech är vårt återkommande inslag som lyfter fram vad folk pratar om i teknikvärlden – allt från krypto och NFT:er till smarta städer och cybersäkerhet. 

I en värld där spjutspetsteknik ofta kommer från Silicon Valleys laboratorier, hämtas en del innovativa lösningar från mer oväntade källor. Forskare tar signaler från videospel och myror och tillämpar stora språkmodeller på ovanliga sätt för att lösa komplexa verkliga problem.

Bygga bättre block med polygoner och pixlar

Föreställ dig en blomstrande metropol med höghus, vidsträckta parker och effektiv kollektivtrafik. Kan den här stadens design ha kommit inte bara från skickliga stadsplanerare, utan från passionerade medborgare som också är ivriga entusiaster av stadsbyggande spel?

Ny forskning från Lancaster University i Storbritannien syftar till att revolutionera stadsplaneringen genom att införliva input från stadens barn i designen. Studien, som publicerades i Acta Ludologica, en vetenskaplig tidskrift med expertgranskad forskning om diskursen kring spel och digitala spel, illustrerar bristen på allmänhetens engagemang i nuvarande praxis för stadsutveckling och föreslår att man använder spelplattformar som en modifierad "Cities: Skylines" eller "Sim City" för att erbjuda realistiska simuleringar för invånarna, vilket ökar deras engagemang och medvetenhet i stadsplanering.

Tekniken i centrum för den här studien är en sofistikerad modifiering av "Cities: Skylines", som gör det möjligt för spelare att importera verkliga byggnader och modeller för att skapa naturtrogna stadsmiljöer. Deltagarna kan hantera aspekter av stadslivet, inklusive utbildning, offentliga tjänster och skattepolitik, medan spelets instrumentpanel spårar medborgarnas lycka. Detta interaktiva tillvägagångssätt utbildar inte bara spelarna om stadsplaneringens komplexitet utan fungerar också som ett verktyg för verkliga tillämpningar. Forskarna Paul Cureton och Paul Coulton, från Lancasters designledda forskningslabb ImaginationLancaster, har visat hur effektiv den här metoden är genom workshops med Lancasters kommunfullmäktige efter att ha engagerat barn i planeringen av en ny trädgårdsby.

Konsekvenserna av denna forskning är djupgående. Genom att integrera speldesign med stadsplanering erbjuder forskarna en kostnadseffektiv, trevlig och skalbar metod för att öka medborgarnas engagemang i planeringsprocessen. Denna strategi tar också itu med det akuta behovet av förändring i allmänhetens deltagande, vilket framhävs av Kungliga stadsplaneringsinstitutets data som visar på minimalt intresse för planering bland yngre människor.

Studien avslutas med att föreslå att sådan innovativ användning av spelteknik skulle kunna stödja planerare, förbättra kompetensutvecklingen och ge de nödvändiga verktygen för att involvera människor djupare i omvandlingen av sina bostadsutrymmen. I slutändan banar denna forskning väg för en mer samarbetsinriktad och dynamisk framtid inom stadsutveckling.

Livets språk

Nästa stopp i vår titt på okonventionella tekniska inspirationer tar oss till DNA:ts mikroskopiska värld. Forskare vid tyska TU Dresden använder artificiell intelligens för att låsa upp DNA:ts dolda språk, vilket ger nya insikter i genetik och sjukdomar.

DNA beskrivs ofta som livets ritning, som innehåller alla instruktioner för att bygga och underhålla en organism. Att dechiffrera all information i DNA är dock otroligt komplext och ännu inte helt förstådd, och traditionella metoder för DNA-analys kan vara långsamma och arbetsintensiva. Det är där artificiell intelligens kommer in.

Forskare vid TU Dresden har utvecklat en ny AI-modell som heter GROVER (Genome Rules Obtained via Extracted Representations), som behandlar DNA-sekvenser som ett språk, med hjälp av tekniker liknande de som används vid naturlig språkbehandling. Genom att analysera mönster och strukturer i DNA-koden kan AI:n identifiera sekvenser. Denna metod, som liknar att dechiffrera ett främmande språk, gör det möjligt för forskare att använda GROVER för snabbare och mer exakt tolkning av genetiska data.

Genom att studera hela det mänskliga genomet skapar GROVER en DNA-ordbok som forskare hoppas kan ge insikter i genetiska koder, vilket främjar genomik och personlig medicin. Denna forskning, publicerad i Nature Machine Intelligence, har potential för betydande genombrott i förståelsen av DNA:s komplexitet.

”När det gäller språk talar vi om grammatik, syntax och semantik”, berättade Melissa Sanabria, forskaren bakom projektet, för universitetets webbplats. "För DNA innebär detta att lära sig reglerna som styr sekvenserna, ordningen på nukleotiderna och sekvenserna, och betydelsen av sekvenserna." Precis som GPT-modeller som lär sig mänskliga språk, har GROVER i princip lärt sig att "tala" DNA.

Analysera myror för att mobilisera miniatyrmaskiner

Forskare vid TU Delft MAVLab har gjort ett betydande genombrott inom robotnavigering genom att hämta inspiration från hur myror navigerar i sin omgivning. Myror använder en kombination av visuell igenkänning (tänk ögonblicksbilder) och stegräkning (tänk kilometertal) för att återvända hem, även efter långa resor. MAVLab har emulerat den här metoden och skapat en insektsinspirerad navigationsstrategi för små, lätta robotar.

Traditionella autonoma navigationssystem förlitar sig ofta på hårdvara som kan vara opraktisk för små robotar. Inspirerade av naturen har MAVLabs-forskare utformat ett system där robotar tar ögonblicksbilder av sin omgivning för att underlätta navigering. Denna metod, liknande Hans och Gretas brödsmulespår, innebär att roboten tar visuella ögonblicksbilder med jämna mellanrum och använder dem för att vägleda sin återresa. Genom att kombinera dessa ögonblicksbilder med odometri kan robotarna täcka större avstånd mer effektivt, vilket avsevärt minskar beräkningsbördan.

Denna bioinspirerade metod har framgångsrikt demonstrerats med den lilla drönaren CrazyFlie, som kan navigera upp till 100 meter med endast 1,16 KB minne.  Forskningen banar väg för praktisk användning av små robotar i olika verkliga scenarier där traditionella navigeringsmetoder kan vara ogenomförbara. Även om systemet inte genererar detaljerade kartor, erbjuder det en robust lösning för specifika uppgifter som lageruppföljning och övervakning av växthusgrödor, där enkel återgång till basen är tillräcklig.

Oavsett om det handlar om att använda videospel för att förbättra stadsplanering, dra nytta av myrors navigeringsförmåga för att förbättra robotteknik eller använda AI för att avkoda DNA:ts språk, visar dessa progressiva exempel kraften i att tänka utanför ramarna för att driva anmärkningsvärda framsteg. Och i takt med att forskare fortsätter att söka inspiration i naturen och bortom den, kan vi förvänta oss att fler av dessa innovativa lösningar kommer att dyka upp, vilket förändrar hur vi lever och interagerar med teknik.