Оптимизация действий подводных роботов

Наблюдения за мировым океаном все чаще поручаются автономным подводным аппаратам (АПА) — морским роботам, которые перемещаются в морских глубинах без каких-либо управляющих воздействий со стороны операторов. АПА способны полностью самостоятельно добраться до места отбора проб, чтобы получить ответы на интересующие специалистов вопросы.

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) недавно разработали системы математических уравнений, которые позволяют прогнозировать собираемые в процессе наблюдений наиболее информативные данные и оптимальный способ, чтобы добраться до места отбора проб.

С помощью этого метода исследователи могут предсказать, в какой степени одна переменная, такая как скорость океанских течений, в определенном месте раскрывает информацию о некоторых других переменных, таких как температура в каком-либо другом месте. Такой параметр называется «взаимной информацией». Если степень взаимной информации между двумя переменными высокая, АПА может быть запрограммирован для измерения в определенных местах переменной, которая позволит получить информацию о другом месте.

Исследователи подтвердили, что их оптимальные замечания обеспечивали повышенную на 50 - 150 % информативность в сравнении с обычным наблюдением.

Для достижения оптимальных для наблюдения мест АПА должны перемещаться в условиях океана. Традиционный расчет трасс перемещения производится в относительно статических средах. Но совсем другие условия наблюдаются в океане, так как сильные течения и водовороты могут постоянно меняться и смещать подводный аппарат с заданного пути. Таким образом, команда MIT разработала алгоритмы планирования с учетом основополагающих принципов перемещения масс воды в океане.

В первом большом испытании в открытом море рассчитывалась вероятностная достижимость и наиболее информативные пути для автономного плавания в Индийском океане в составе экспедиции NASCar по программе Управления военно-морских исследований (ONR). В течение нескольких месяцев исследователи, работающие из офисов MIT, ежедневно обеспечивали достижимые прогнозы группе ONR, чтобы помочь подводным аппаратам, выбирая оптимальные для наблюдения пути.

Использующие прогнозируемые пути АПА первыми достигали пункта назначения, примерно на 15% быстрее в сравнении с обычными конкурентами.