طور الباحثون خوارزميات تعتمد على نظرية اللعبة، والتي من خلالها يمكن للأنظمة الروبوتية مثل الطائرات بدون طيار أو السيارات ذاتية القيادة اتخاذ قرارات مستنيرة والعمل بكفاءة
كيف يمكن جعل الروبوتات - مثل السيارات ذاتية القيادة - تتخذ قرارات صحيحة وبالتالي تلبي المتطلبات المختلفة، مثل السرعة والسلامة والاقتصاد في استهلاك الوقود وتقليل تلوث الهواء وغيرها؟ كل قرار له أهمية وثقل ويتطلب القدرة على الموازنة بينها جميعا ووزن كل المعاني والعواقب.
سعى البروفيسور جيرا فايس وفريقه من قسم علوم الكمبيوتر وقسم الهندسة الميكانيكية في جامعة بن غوريون في النقب إلى تطبيق استراتيجية "فرق تسد" على الأنظمة الروبوتية حتى يتمكنوا من اتخاذ قرارات مستنيرة والتعامل بفعالية مع مجموعة متنوعة من المهام. تُستخدم هذه الإستراتيجية في مجالات الحكومة والاقتصاد لإدارة النظام من خلال تقسيمه إلى وحدات؛ وتتلقى كل وحدة قوة وسيطرة نسبية و"تعتني" بمصالحها الخاصة، الأمر الذي يؤدي بطبيعة الحال إلى توزيع الأهداف وتوازنها. وفي استراتيجيات أخرى، يتم اتخاذ القرارات مركزيًا، ولكن يصعب تنفيذها عندما تكون القرارات متعددة ومتغيرة في الميدان.
يجمع بحث البروفيسور فايس وفريقه بين الرياضيات والهندسة وعلوم الكمبيوتر وهندسة البرمجيات والهندسة الميكانيكية. "هدفنا هو تقسيم قوة اتخاذ القرار للروبوتات بين الوحدات (الأنظمة الفرعية)، كل منها مسؤول عن غرض محدد. على الرغم من أن هذه المنافسة الداخلية تتطلب موارد، إلا أنها تجعل من الممكن تحقيق التوازن بين الأهداف المتنافسة وتحقيق أداء آلي أفضل من ذلك الممكن من خلال موازنة جميع الأهداف في هدف واحد. وبهذه الطريقة، يمكن للروبوتات أن تزن الكثير من البيانات في الوقت الفعلي، وتتصرف وفقًا للظروف المتغيرة في الميدان، وتتعامل مع أهداف ومهام متعددة"، يوضح البروفيسور فايس.
وبناء على ذلك، قام الباحثون في دراستهم الأخيرة، التي فازت بمنحة بحثية من مؤسسة العلوم الوطنية، بتطوير خوارزميات تعتمد على نظرية الألعاب - وهي فرع من الرياضيات يحلل حالات الصراع أو التعاون بين صناع القرار ذوي الرغبات المختلفة. تنتج هذه الخوارزميات ألعابًا افتراضية مدمجة في الأنظمة الآلية وتمثل التنافس بين أهدافها. باستخدامها من الممكن تحديد ماهية الأهداف، وموازنتها (دون الحاجة إلى تحديد القيم العددية والترجيح الذي يقوم به المهندسون)، والحصول على الإجراءات المثلى. "إن الألعاب توازن بين الأهداف المختلفة للروبوت. على سبيل المثال، يمكن للسيارة ذاتية القيادة، التي يجب أن تكون آمنة وفعالة في استهلاك الوقود وسريعة، أن تقرر ما هو الإجراء الأكثر أهمية في تلك اللحظة - على سبيل المثال، التجاوز وزيادة السرعة وفي الوقت نفسه إهدار الوقود والمخاطرة أو تفعل العكس؟ كل قرار له معنى وتساعد الخوارزميات في تقييم جميع البيانات وتحديد الإجراء الأكثر صحة لتلك اللحظة من بين مجموعة من الإجراءات. إنه توازن ديناميكي وبسيط يمكن أن يساعد مهندسي التحكم في بناء الروبوتات التي ستؤدي المهام بطريقة أفضل وأكثر ذكاءً. بالإضافة إلى ذلك، تعمل هذه الخوارزميات على تبسيط عملية بناء الروبوت وتوفير الوقت والمال"، يضيف البروفيسور فايس.
في هذه المرحلة، نفذ الباحثون الخوارزميات في الطائرات بدون طيار وقاموا بتحليقها في الممر. بعد ذلك، قاموا بتطبيق خوارزميات أخرى في تلك الطائرات بدون طيار، والتي تزن جميع الأهداف في هدف واحد، وتطير بها أيضًا. وبهذه الطريقة يمكنهم المقارنة بين الطريقتين. كانت الأهداف هي الطيران بسرعة وفي نفس الوقت تجنب التعلق بالجدران والحفاظ على الارتفاع. وتبين أنه عندما عملت الطائرات بدون طيار بالطريقة الجديدة، فإنها قامت بمهام وفق أولويات تتغير في الوقت الفعلي. على سبيل المثال، عندما تقترب من الحائط - قم بتقليل سرعتك، وعندما تبتعد عنه - قم بزيادة سرعتك. في المقابل، عندما كانت الطائرات بدون طيار تعتمد على الطريقة القديمة، كانت تعمل تلقائيًا، وفقًا لوزن هدف محدد وغير مرن. على سبيل المثال، لم يقتربوا مسبقًا من منطقة الجدار، وكانوا حذرين للغاية وفقدوا السرعة.
الطائرات بدون طيار في الطريقة الجديدة لها تطور. بدلاً من وزن جميع الأهداف في هدف واحد، يقومون بوزن الأهداف ديناميكيًا، وفقًا لظروف التضاريس المتغيرة. وبالتالي، في كل مرة، يكون لهدف مختلف الأولوية.
"الطائرات بدون طيار بالطريقة الجديدة لها تطور. بدلاً من وزن جميع الأهداف في هدف واحد، يقومون بوزن الأهداف ديناميكيًا، وفقًا لظروف التضاريس المتغيرة. وبالتالي، في كل مرة، "يحصل" هدف مختلف على الأولوية، ويكون الأداء أفضل وأكثر كفاءة. يمكن القول أن هذه هي الطريقة التي قمنا بها بتوسيع صندوق الأدوات لمهندسي التحكم حتى يتمكنوا من تصميم أنظمة روبوتية تحدد كل هدف بشكل فردي وتتعامل مع مجموعة متنوعة من المهام المعقدة. المنتج النهائي عبارة عن حزمة برمجيات يمكن للجميع الوصول إليها كمصدر مفتوح،" يختتم البروفيسور فايس.
الحياة نفسها:
البروفيسور جيرا فايس، 52 عامًا، نشأ في كيبوتس ياتباتا ويعيش حاليًا مع عائلته في يشوف لاهفيم. وهو متزوج من يونيت، مهندسة ومديرة في شركة ديل، ولديهما ثلاثة أطفال، 23 سنة، 21 سنة و16 سنة ("التقيت بزوجتي في مرام، كلانا نتعامل مع أجهزة الكمبيوتر وطفلينا الأكبر سنا" يخدم الأطفال أيضًا في الجيش في أدوار تطوير البرمجيات. والابن الأصغر يدرس الطب البيطري"). بالإضافة إلى أنه يحب السباحة والعزف على المندولين.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
