Un robot équipé d'IA capable de prendre conscience de la situation sous l'eau. L'appareil noir avec la fine bande bleue est le sonar multifaisceaux du robot, qu'il utilise pour « voir » dans l'environnement complexe. Crédit :Institut de technologie Stevens
Vagues, les vents, courants, les sillages des bateaux qui passent et les tourbillons tourbillonnant autour des structures font de l'eau l'un des environnements les plus complexes pour les capitaines de bateaux expérimentés, sans parler des robots. Maintenant, des chercheurs du Stevens Institute of Technology développent des algorithmes qui apprennent aux robots à s'adapter à la dynamique en constante évolution de la mer afin de répondre à l'une des plus grandes préoccupations de notre pays :protéger et préserver notre infrastructure aquatique vieillissante, comme les jetées, canalisations, ponts et barrages.
L'oeuvre, dirigé par Brendan Englot, professeur de génie mécanique à Stevens, se débat avec le problème persistant de la fréquence de contrôle de ces structures sous-marines. Il y a beaucoup plus de structures sous-marines que de plongeurs pour les inspecter avec une fréquence souhaitable. Parfois, ils doivent plonger sous la surface à des profondeurs extrêmes et dangereuses, nécessitant plusieurs semaines pour récupérer. Englot forme des robots à accomplir de telles tâches, mais ce n'est pas facile.
"Il y a tellement de perturbations difficiles qui poussent le robot, et la visibilité est souvent très mauvaise, ce qui rend difficile de donner à un véhicule sous l'eau la même conscience de la situation qu'une personne aurait simplement marchant sur le sol ou étant dans les airs, " dit Englot.
Englot est prêt à relever le défi.
Son groupe de recherche utilise un type d'intelligence artificielle connu sous le nom d'apprentissage par renforcement qui utilise des algorithmes qui ne sont pas basés sur un modèle mathématique exact; les algorithmes orientés but enseignent plutôt aux robots comment réaliser un objectif complexe en effectuant des actions et en observant les résultats. Au fur et à mesure que le robot collecte des données, il met à jour sa "politique" pour trouver des moyens optimaux de manœuvrer et de naviguer sous l'eau.
Brendan Englot sur une jetée de Manhattan tenant un robot équipé d'une intelligence artificielle capable de prendre conscience de la situation sous l'eau à l'aide d'un sonar multifaisceaux. Crédit :Institut de technologie Stevens
Les données qu'ils collectent sont des sonars, l'outil le plus fiable pour la navigation sous-marine. Comme un dauphin utilisant l'écholocation, Les robots d'Englot envoient des gazouillis à haute fréquence et mesurent le temps qu'il faut au son pour revenir après avoir rebondi sur les structures environnantes, collectant des données et prenant conscience de la situation tout en étant renversés par un certain nombre de forces.
Englot a récemment envoyé un robot en mission autonome pour cartographier une jetée de Manhattan. "Nous n'avions pas de modèle antérieur de cette jetée, " dit Englot. " Nous avons simplement pu envoyer notre robot et il a pu revenir et se localiser avec succès tout au long de la mission. " Guidé par des algorithmes créés dans le laboratoire d'Englot, le robot se déplaçait indépendamment, recueillir des informations pour produire une carte en 3D montrant l'emplacement des pilotis de la jetée.
Ces premiers pas sont encourageants, mais Englot travaille à étendre les capacités de ses robots. Englot prévoit des inspections de routine par des robots sur tout, des coques de navires aux plates-formes pétrolières offshore. En outre, les robots peuvent cartographier l'immensité de la Terre, terrain sous-marin.
Cependant, Pour atteindre ces objectifs, il faut s'attaquer aux limites du sonar. "Imaginez marcher dans un immeuble et naviguer dans les couloirs avec la même échelle de gris, résolution visuelle granuleuse comme une échographie médicale, " dit Englot.
Une fois qu'une structure a été cartographiée, un robot autonome pourrait planifier un deuxième passage, une inspection à plus haute résolution des zones critiques à l'aide d'une caméra. Englot imagine en outre des robots ressemblant à des anguilles qui peuvent se faufiler dans les crevasses et les espaces étroits, peut-être même aider aux sauvetages. "Pour vraiment tirer parti de ce genre de conceptions, nous devons d'abord pouvoir naviguer en toute confiance, " dit-il. Englot continue de peaufiner ses algorithmes pour fournir cette confiance.
Englot fait également progresser la technologie sous-marine au-delà des cartes patchwork actuelles fastidieusement créées par des robots contrôlés par joystick, comme un rover sur une planète lointaine. "Certains des défis les plus difficiles de l'autonomie des robots sont sous-marins, " dit-il. Il y a un long chemin à parcourir, mais surmonter les défis a attiré Englot dans le domaine de la robotique en premier lieu.
