MIT研究人员利用人工智能将仓库改造成高效枢纽

MIT研究人员利用人工智能将仓库改造成高效枢纽在一个巨大的机器人仓库里,数百个机器人在地面上来回穿梭,抓取物品并交付给人类工人进行包装和运输。这种仓库正日益成为从电子商务到汽车生产等许多行业供应链的一部分。然而,要让800个机器人高效地往返于目的地,同时又要防止它们相互碰撞,并非易事。这个问题非常复杂,即使是最好的路径搜索算法,也很难跟上电子商务或制造业的飞速发展。人工智能驱动的高效解决方案从某种意义上说,这些机器人就像试图在拥挤的市中心穿梭的汽车。因此,一群利用人工智能缓解交通拥堵的麻省理工学院研究人员运用了这一领域的理念来解决这一问题。他们建立了一个深度学习模型,对仓库的重要信息(包括机器人、计划路径、任务和障碍物)进行编码,并利用这些信息预测仓库的最佳疏导区域,以提高整体效率。他们的技术将仓库中的机器人分成若干组,因此这些较小的机器人组可以用协调机器人的传统算法更快地消除拥堵。最终,与强随机搜索法相比,他们的方法疏导机器人的速度快了近四倍。除了简化仓库作业,这种深度学习方法还可用于其他复杂的规划任务,如计算机芯片设计或大型建筑的管道布线。尖端的神经网络架构"我们设计了一种新的神经网络架构,它实际上适用于这些仓库这种规模和复杂程度的实时操作。它可以对数百个机器人的轨迹、出发地、目的地以及与其他机器人的关系进行编码,而且能以一种高效的方式在各组机器人之间重复使用计算,"土木与环境工程(CEE)专业吉尔伯特-W-温斯洛职业发展助理教授、信息与决策系统实验室(LIDS)和数据、系统与社会研究所(IDSS)成员凯茜-吴(CathyWu)说。该技术论文的资深作者Wu和第一作者、电子工程和计算机科学专业研究生ZhongxiaYan共同完成了这项研究。这项研究成果将在学习表征国际会议(InternationalConferenceonLearningRepresentations)上发表。机器人俄罗斯方块从鸟瞰图上看,机器人电子商务仓库的地面有点像快节奏的"俄罗斯方块"游戏。当客户下订单时,机器人会前往仓库的某一区域,抓起放置所需物品的货架,然后将其交给人类操作员,由其拣选和包装物品。数百个机器人同时进行这项工作,如果两个机器人在穿过巨大的仓库时发生路径冲突,就可能会撞车。传统的搜索算法可以避免潜在的碰撞,方法是保持一个机器人的运行轨迹,并为另一个机器人重新规划轨迹。但由于机器人数量众多,可能发生碰撞,问题很快就会呈指数级增长。"由于仓库是在线运行的,机器人大约每100毫秒重新扫描一次。也就是说,每秒钟,机器人要重新扫描10次。因此,这些操作必须非常快速,"Wu说。由于在重新规划过程中时间非常关键,麻省理工学院的研究人员利用机器学习将重新规划的重点放在最有可能减少机器人总行驶时间的拥堵区域。Wu和Yan建立的神经网络架构可同时考虑较小的机器人群组。例如,在一个拥有800个机器人的仓库中,网络可能会将仓库地面切割成更小的组,每组包含40个机器人。然后,如果使用基于搜索的求解器来协调该组机器人的轨迹,它就会预测出哪一组最有可能改进整体解决方案。整个算法是一个迭代过程,先用神经网络选出最有希望的机器人组,再用基于搜索的求解器解散机器人组,然后用神经网络选出下一个最有希望的机器人组,依此类推。简化复杂系统神经网络能有效地推理机器人群,因为它能捕捉到单个机器人之间存在的复杂关系。例如,即使一个机器人一开始离另一个机器人很远,它们在行进过程中的路径仍有可能交叉。该技术还能简化计算,只需对约束条件进行一次编码,而无需对每个子问题重复编码。例如,在一个拥有800个机器人的仓库中,要消除一组40个机器人的拥堵,需要将其他760个机器人作为约束条件。其他方法则需要在每次迭代中对每组所有800个机器人推理一次。相反,研究人员的方法只需要在每次迭代中对所有小组的800个机器人进行一次推理。她补充说:"仓库是一个大的环境,因此这些机器人群组中的很多都会在更大的问题上有一些共同点。我们设计的架构就是为了利用这些共同的信息。"研究人员在几个模拟环境中测试了他们的技术,包括一些像仓库一样的环境,一些带有随机障碍物的环境,甚至还有模拟建筑物内部的迷宫设置。通过识别出更有效的疏导群组,他们基于学习的方法疏导仓库的速度比强大的、非基于学习的方法快四倍。即使考虑到运行神经网络的额外计算开销,他们的方法解决问题的速度仍然快3.5倍。未来方向与同行认可未来,研究人员希望从他们的神经模型中获得简单、基于规则的见解,因为神经网络的决策可能不透明,难以解读。更简单、基于规则的方法也更容易在实际机器人仓库环境中实施和维护。"这种方法基于一种新颖的架构,在这种架构中,卷积和注意力机制能够有效地相互作用。令人印象深刻的是,它能够考虑到所构建路径的时空成分,而无需针对具体问题进行特征工程。结果非常出色。"康奈尔理工学院安德鲁-H.和安-R.-蒂施教授AndreaLodi说:"我们不仅能在求解质量和速度方面改进最先进的大型邻域搜索方法,而且该模型还能很好地推广到未见过的案例中。"编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422220.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1422220.htm

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人工智能的未来:自学习机器可能取代当前的神经网络基于物理学的新型自学机器可以取代目前的人工神经网络并节约能源。人工智能(AI)不仅性能惊人,而且需要大量能源。承担的任务越复杂,能耗就越大。德国埃尔兰根马克斯-普朗克光科学研究所的科学家维克托-洛佩斯-帕斯托尔和弗洛里安-马夸特开发出了一种更高效的人工智能训练方法。他们的方法利用物理过程,有别于传统的数字人工神经网络。负责开发为ChatGPT提供动力的GPT-3技术的OpenAI公司没有透露训练这个知识渊博的高级人工智能聊天机器人所需的能量。根据德国统计公司Statista的数据,这将需要1000兆瓦时,大约相当于200个三人或三人以上的德国家庭的年消耗量。虽然这种能源消耗使GPT-3能够了解在其数据集中,"deep"一词后面更有可能出现的是"sea"还是"learning",但无论如何,它都无法理解这些短语的深层含义。神经形态计算机上的神经网络在过去几年中,为了降低计算机,特别是人工智能应用的能耗,一些研究机构一直在研究一种全新的概念,即未来计算机如何处理数据。这一概念被称为神经形态计算。虽然这听起来类似于人工神经网络,但实际上与人工神经网络关系不大,因为人工神经网络是在传统的数字计算机上运行的。这意味着,软件或更准确地说算法是以大脑的工作方式为模型的,但数字计算机是硬件。它们依次执行神经元网络的计算步骤,一个接一个,区分处理器和内存。马克斯-普朗克光科学研究所所长、埃尔兰根大学教授弗洛里安-马夸特(FlorianMarquardt)说:"当一个神经网络用多达1TB的数据训练数千亿个参数(即突触)时,仅这两个组件之间的数据传输就会消耗大量能量。"如果人脑的工作能效与使用硅晶体管的计算机类似,那么人脑就完全不同,在进化过程中可能永远不会具有竞争力。它很可能会因过热而失效。大脑的特点是并行而非顺序地完成思维过程的众多步骤。神经细胞,或者更准确地说,突触,既是处理器,又是存储器。世界各地的各种系统都被视为神经细胞的神经形态对应物的可能候选者,其中包括利用光而不是电子进行计算的光子电路。它们的元件同时充当开关和存储单元。自学物理机器独立优化突触弗洛里安-马夸特与马克斯-普朗克光科学研究所的博士生维克托-洛佩斯-帕斯托尔(VíctorLópez-Pastor)一起,为神经形态计算机设计出了一种高效的训练方法。他解释说:"我们提出了自我学习物理机器的概念。核心思想是以物理过程的形式进行训练,其中机器的参数由过程本身进行优化。在训练传统人工神经网络时,需要外部反馈来调整数十亿个突触连接的强度。不需要这种反馈,训练效率就会高得多。在自学习物理机器上实施和训练人工智能,不仅可以节约能源,还能节省计算时间。我们的方法不管自学机器中的物理过程是什么,都能发挥作用,我们甚至不需要知道具体的过程。不过,这个过程必须满足几个条件,最重要的是,它必须是可逆的,也就是说,它必须能够以最小的能量损失向前或向后运行。""此外,物理过程必须是非线性的,即足够复杂。只有非线性过程才能完成输入数据和结果之间的复杂转换。一个弹球在盘子上滚动而不会与另一个弹球相撞,这是一个线性动作。但是,如果它受到另一个弹球的干扰,情况就会变成非线性的。"光学神经形态计算机的实际测试光学中也有可逆非线性过程的例子。事实上,维克多-洛佩斯-帕斯托尔(VíctorLópez-Pastor)和弗洛里安-马夸特(FlorianMarquardt)已经与一个实验小组合作开发了一台光学神经形态计算机。这台机器以叠加光波的形式处理信息,由合适的元件调节互动的类型和强度。研究人员的目标是将自学物理机器的概念付诸实践。弗洛里安-马夸特说:"我们希望能在三年内推出第一台自学物理机器。到那时,神经网络的突触数量和训练数据量都将大大超过今天的水平。因此,人们可能会更加希望在传统数字计算机之外实现神经网络,并用训练有素的神经形态计算机取而代之。我们相信,自学物理机器很有可能被用于人工智能的进一步发展。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399137.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1399137.htm

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IBM 利用人工智能将 COBOL 代码转译成 Java

IBM利用人工智能将COBOL代码转译成Java但是,COBOL因其难以驾驭同时又效率低下而声名狼藉。为什么不迁移到更新的语言呢?这是因为对于大型企业来说,由于世界上的COBOL专家为数不多,这往往是一个复杂且成本高昂的命题。澳大利亚联邦银行在2012年更换其核心COBOL平台时,耗时五年,花费超过7亿澳元。为了给COBOL应用程序的现代化问题提供一个新的解决方案,IBM今天发布了IBMZ的CodeAssistant,它使用代码生成人工智能模型将COBOL代码翻译成Java。CodeAssistantforIBMZ将于2023年第四季度全面上市,并将于今年9月初在拉斯维加斯举行的IBMTechXchange大会上进行预览。IBMResearch首席科学家RuchirPuri表示,CodeAssistantforIBMZ旨在帮助企业重构其大型机应用程序,最好能同时保持性能和安全性。CodeAssistant可在本地运行,也可作为托管服务在云中运行,它由代码生成模型CodeNet提供支持,该模型不仅能理解COBOL和Java,还能理解约80种不同的编程语言。"IBM建立了一个全新的、最先进的人工智能代码生成模型,可以将传统的COBOL程序转换为企业级Java,生成的代码具有高度的自然性,"Puri在接受电子邮件采访时说。"除了代码转换,代码助手还支持完整的应用现代化生命周期,帮助开发人员在现代架构中理解、重构、转换和验证翻译后的代码。"CodeNet使用1.5万亿个标记进行训练,拥有200亿个参数,并设计了一个大型上下文窗口--32,000个标记--以"捕捉更广泛的上下文",从而实现"更高效的COBOL到Java转换"。参数是模型从历史训练数据中学到的部分,本质上定义了模型处理问题(如生成文本)的技能,而"标记"则代表原始文本(例如,"fantastic"一词的"fan"、"tas"和"tic")。至于上下文窗口,它指的是模型在生成额外文本之前所考虑的文本。如今有很多工具、应用程序和服务可以将COBOL应用程序转换为Java语法,其中一些是完全自动化的。Puri承认这一点,但他认为CodeAssistant在降低成本和生成易于维护的代码的同时,采取了避免牺牲COBOL功能的措施,这与市场上的某些竞争对手的产品不同。Puri说:"IBM为IBMZ大型机打造的代码助手能够混合和匹配COBOL和Java服务。如果系统的'理解'和'重构'功能建议应用程序中的某个子服务需要保留在COBOL中,它就会保持这种状态,而其他子服务则会转换成Java。"这并不是说CodeAssistant是完美无缺的。斯坦福大学最近的一项研究发现,使用类似代码生成人工智能系统的软件工程师更有可能导致他们开发的应用程序出现漏洞。事实上,普里警告说,在经过人类专家审查之前,不要部署代码助手生成的代码。Puri说:"与任何人工智能系统一样,企业的COBOL应用程序可能存在独特的使用模式,而IBMZ代码助手可能尚未掌握这些模式。必须使用最先进的漏洞扫描仪扫描代码,以确保代码的安全性。"撇开风险不谈,IBM无疑认为代码助手等工具对其未来的发展非常重要。目前,IBM大约84%的大型机客户运行COBOL,其中大部分是金融和政府部门的客户。虽然IBM大型机部门在其整体业务中仍占很大比重,但该公司将大型机视为通向其托管和促进的广阔、有利可图的混合计算环境的桥梁。IBM也看到了更广泛的代码生成人工智能工具的前景--打算与GitHubCopilot和亚马逊CodeWhisperer等应用竞争。今年5月,IBM在其WatsonxAI服务中推出了fm.model.code,该服务为WatsonCodeAssistant(沃森代码助手)提供了支持,允许开发人员在包括红帽的AnsibleLightspeed在内的各种程序中使用纯英文提示生成代码。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1378851.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1378851.htm

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MIT研发人工智能副驾驶 提高人类精确度 打造更安全的天空

MIT研发人工智能副驾驶提高人类精确度打造更安全的天空有了Air-Guardian,计算机程序就能跟踪人类飞行员的视线(使用眼动跟踪技术),从而更好地了解飞行员在关注什么。这有助于计算机根据飞行员正在做或打算做的事情做出更好的决策。图片来源:AlexShipps/MITCSAILviaMidjourney这就是麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)的研究人员开发的"空中卫士"系统。现代飞行员需要应对来自多个监视器的大量信息,尤其是在关键时刻,Air-Guardian可以充当主动的副驾驶;这是人类与机器之间的合作关系,其根本在于理解注意力。但它究竟是如何确定注意力的呢?对人类来说,它使用眼动跟踪,而对神经系统来说,它依赖于一种叫做"突出图"的概念,它能精确定位注意力的方向。这些地图可以作为视觉指南,突出显示图像中的关键区域,帮助掌握和解读复杂算法的行为。Air-Guardian通过这些注意力标记识别潜在风险的早期迹象,而不是像传统的自动驾驶系统那样,只在出现安全漏洞时才进行干预。该系统的广泛影响超出了航空领域。有朝一日,类似的合作控制机制可能会用于汽车、无人机和更广泛的机器人领域。麻省理工学院CSAIL博士后LianhaoYin是有关Air-Guardian的新论文的第一作者,他说:"我们的方法有一个令人兴奋的特点,那就是它的可区分性。我们的合作层和整个端到端过程都可以训练。我们特别选择了因果连续深度神经网络模型,因为它在映射注意力方面具有动态特性。另一个独特之处在于适应性。Air-Guardian系统并不死板,它可以根据实际情况进行调整,确保人机之间的平衡合作。"实地测试和结果在实地测试中,飞行员和系统在导航到目标航点时都根据相同的原始图像做出了决定。Air-Guardian的成功是根据飞行过程中获得的累积奖励和到达航点的较短路径来衡量的。监护人降低了飞行的风险水平,提高了导航到目标点的成功率。麻省理工学院CSAIL研究机构成员、液态神经网络发明人拉明-哈桑尼(RaminHasani)补充说:"该系统代表了以人为本的人工智能航空创新方法。我们使用液态神经网络提供了一种动态、自适应的方法,确保人工智能不会仅仅取代人类的判断,而是对人类判断的补充,从而提高天空中的安全性和协作性。"技术基础与未来展望Air-Guardian的真正优势在于其基础技术。它采用基于优化的合作层,利用人类和机器的视觉注意力,以及以擅长破译因果关系而闻名的液态闭式连续时间神经网络(CfC),分析传入的图像以获取重要信息。作为补充,VisualBackProp算法可识别系统在图像中的焦点,确保清晰了解其注意力图谱。要想在未来得到广泛应用,还需要完善人机界面。反馈信息表明,一个指示器(如条形图)可能会更直观地显示监护系统何时开始控制。空中卫士预示着一个更加安全的天空新时代的到来,它为人类注意力动摇的时刻提供了一个可靠的安全网。麻省理工学院安德鲁(1956)和埃尔纳-维特比(ErnaViterbi)电气工程与计算机科学教授、CSAIL主任、论文资深作者丹妮拉-鲁斯(DanielaRus)说:"空中卫士系统突出了人类专长与机器学习之间的协同作用,进一步实现了在具有挑战性的场景中利用机器学习增强飞行员能力并减少操作失误的目标。哈佛大学计算机科学助理教授斯蒂芬妮-吉尔(StephanieGil)说:"在这项工作中使用视觉注意力指标的最有趣的成果之一,就是有可能让人类飞行员更早地进行干预,并提高可解释性。这展示了一个很好的例子,说明如何利用人工智能与人类合作,通过利用人类与人工智能系统之间的自然交流机制,降低实现信任的门槛。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388203.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1388203.htm

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