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Ai robot è stato insegnato ad essere curiosi

08.06.2017

Per diversi anni, gli sviluppatori di programmi per computer per robot hanno cercato di creare un "algoritmo di curiosità", ma è stato abbastanza difficile replicare la curiosità umana. Secondo loro, la maggior parte dei metodi non è in grado di valutare le "lacune" nella conoscenza del robot e capire a cosa sarà interessato.

Tuttavia, Todd Hester di Google DeepMind nel Regno Unito e Peter Stone dell'Università del Texas negli Stati Uniti sono riusciti a creare un algoritmo che consente a un programma per computer di "essere curioso" imparando da solo il proprio ambiente. Il nuovo approccio consentirà ai robot di apprendere ancora più velocemente di quanto non facciano ora. I ricercatori hanno chiamato l'algoritmo TEXPLORE-VENIR, che si basa su una tecnica di "apprendimento per rinforzo".

Questa tecnica funziona secondo il seguente principio: quando il programma si avvicina alla soluzione di un problema (ad esempio, uscire da un labirinto), riceve una ricompensa. Si presume che, dopo aver ricevuto un premio, in futuro proverà di nuovo a raggiungere un obiettivo. I ricercatori hanno leggermente modificato la tecnica di "apprendimento per rinforzo" in modo che il programma venga premiato semplicemente per le nuove conoscenze, anche se non aiutano a raggiungere l'obiettivo. Ad esempio, TEXPLORE-VENIR guadagna bonus quando esplora il mondo, cerca luoghi lontani sulla mappa o impara ricette di cucina.

Hester e Stone hanno testato il loro algoritmo in due scenari. Il primo di questi era un labirinto virtuale di 4 stanze collegate da porte chiuse. Il bot - solo un programma per computer - doveva esplorare la zona, trovare la chiave, prenderla e aprire la porta. Per ogni porta aperta guadagnava 10 punti. Per ottenere il punteggio più alto, gli sono stati dati 3000 "passi".

Utilizzando l'algoritmo TEXPLORE-VENIR, il bot ha esplorato l'area (avendo speso 1000 "passi" su questo), ha guadagnato 55 punti. Inoltre, se utilizzava altri algoritmi, riceveva da 0 a 35 punti. Quando il programma ha dovuto esplorare l'area e sbloccare le porte allo stesso tempo, ha ottenuto 70 punti con TEXPLORE-VENIR e meno di 5 negli altri casi.

Per il secondo esperimento, i ricercatori hanno collegato il robot umanoide Nao. Con l'aiuto dell'algoritmo TEXPLORE-VENIR, ha dovuto completare tre compiti: colpire un piatto musicale, trovare e portare un nastro rosa agli occhi e premere un pulsante situato sulla sua gamba. Per ogni compito, Nao ha ricevuto 200 "passi" e gli sono stati dati altri 400 "passi" per la "formazione" (materie di apprendimento). Dopo 13 tentativi, ha premuto il pulsante 7 volte, ha colpito il piatto 1 volte su 5 e alla fine ha trovato il nastro rosa più velocemente.

L'algoritmo TEXPLORE-VENIR ha mostrato buoni risultati, tuttavia, un'eccessiva curiosità può ridurre la produttività del robot, affermano ricercatori di terze parti. Può accadere che la motivazione intrinseca del robot a ricevere una ricompensa di apprendimento superi la sua motivazione estrinseca a completare l'attività. Pertanto, è importante trovare un equilibrio tra i due tipi di motivazione.

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I microbi impediscono all'acqua di fiorire 22.02.2023

La crescita eccessiva di alghe è dannosa per gli ecosistemi acquatici. Tuttavia, può interrompersi all'improvviso come è iniziato. I batteri, che in precedenza convivevano pacificamente con il plancton, iniziano ad attaccarlo e lo distruggono rapidamente. Gli scienziati sono stati in grado di identificare la sostanza che scatena un simile attacco. Forse può essere usato per controllare la fioritura dei bacini idrici.

Le alghe unicellulari Emiliania huxleyi vivono in una stretta comunità con una varietà di batteri. Di solito, la loro relazione può essere definita amichevole: le alghe fotosintetiche condividono alcuni dei nutrienti con i microbi e allo stesso tempo forniscono composti a loro utili. Ad esempio, i rodobatteri forniscono vitamina B, che le alghe planctoniche non sono in grado di produrre da sole. Ma in circostanze avverse, i microbi tradiscono facilmente i loro partner: non appena non c'è abbastanza cibo, i rodobatteri distruggono E. huxleyi.

Relazioni così fragili non sono rare in natura, esistono anche nel nostro intestino. E per gli ecosistemi acquatici, il passaggio dei batteri dalla pace alla guerra può anche essere vantaggioso, in quanto può porre fine all'eccessiva fioritura dei corpi idrici a causa delle alghe troppo cresciute. Tuttavia, quando esattamente e perché i microbi cambiano il loro "umore" è ancora sconosciuto. A questo problema è dedicato un nuovo studio condotto da scienziati dell'Istituto israeliano Weizmann.

Durante lunghi esperimenti, Assaf Vardi ei suoi colleghi hanno esposto i rodobatteri Sulfitobacter D7 a varie sostanze che rilasciano E. huxleyi in varie circostanze, sia durante la crescita normale che in uno stato depresso. I microbiologi hanno monitorato l'attività di diversi geni in risposta a un particolare composto. Il lavoro ha dimostrato che il dimetil solfone propionato (DMSP), che le alghe secernono sempre di più man mano che invecchiano, spinge i batteri in uno stato d'animo bellicoso.

Con l'accumulo di DMSP, l'attività del DNA dei microbi è cambiata e sono passati a nutrirsi di alghe. Ma la presenza di benzoati nell'ambiente, al contrario, “calmò” i microbi; i batteri possono consumare direttamente questa sostanza. È l'equilibrio di questi composti che apparentemente regola i processi di fioritura nei corpi idrici. È possibile che in futuro DMSP contribuirà a combattere questo fenomeno, che provoca gravi danni agli ecosistemi locali. Ricordiamo, secondo una delle ipotesi, l'estesa estinzione del Permiano potrebbe essere associata all'anomala fioritura algale.

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