Российские исследователи предложили инновационный подход к управлению робототехникой, который позволяет увеличить скорость и точность движений в десятки раз. Как сообщает «Коммерсантъ», новые алгоритмы обеспечивают ускорение процессов до 30 раз.
Разработкой метода занималась группа ученых из нескольких ведущих институтов, включая Научную лабораторию искусственного интеллекта, анализа данных и моделирования имени профессора А.Н. Горбаня Центрального университета и Институт ИИ Университета Иннополис. Основная цель работы — минимизация задержки между командой на выполнение действия и непосредственным началом движения механизма.
Помимо существенного прироста скорости, предложенная технология делает траектории роботов более плавными и энергоэффективными. Система исключает лишние микро-движения, что критически важно для высокоточной работы манипуляторов.
Решение задачи обратной кинематики
В основе работы лежит совершенствование алгоритмов так называемой обратной кинематики. Если человек выполняет сложные манипуляции интуитивно, то для робота процесс вычисления углов поворота всех сочленений требует сложных математических операций. Новая методика российских ученых переводит эту задачу в формат, пригодный для вычислений на квантовом компьютере.
Суть подхода заключается в следующем:
- Углы между «суставами» робота преобразуются в специальные двоичные последовательности (цепочки нулей и единиц).
- Задача нахождения оптимальной траектории движения сводится к поиску минимума квадратичной функции.
Квантовый отжиг в управлении роботами
Такой формат позволяет использовать квантовый отжиг — технологию, реализованную в новых процессорах, — для поиска глобального минимума в сложном пространстве решений, то есть оптимизировать движения. Это аналогично тому, как множество мышц человека сокращаются и расслабляются, чтобы рука точно взяла чашку с кофе.
Эксперименты проводились на реальном квантовом процессоре D-Wave. Ученые оценивали, насколько длина цепочки (то есть мощность процессора) влияет на точность действий и время работы алгоритма. Результаты показали, что гибридные квантово-классические алгоритмы достигли ускорения более чем в 30 раз по сравнению с классическими кремниевыми методами.
