znanost 19.12.2016 10:30

Slovenski raziskovalec, ki optimizira pot podmorskih vozil na Kanarskih otokih

Maribor, 19. decembra - Slovenski raziskovalec Aleš Zamuda, član Inštituta za računalništvo Univerze v Mariboru, je skupaj s kolegi znanstveniki s Kanarskih otokov razvil metodo, ki omogoča optimizacijo poti robotskih globokomorskih sond. S pomočjo satelitov komunicira z realnimi podmorskimi vozili ter jih po morju usmerja na način, da je njihova pot čim bolj optimalna in energetsko varčna.

Maribor.
Raziskovalec in predavatelj na Fakulteti za elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru Aleš Zamuda.
Foto: Anže Malovrh/STA

Maribor.
Raziskovalec in predavatelj na Fakulteti za elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru Aleš Zamuda.
Foto: Anže Malovrh/STA

Maribor.
Raziskovalec in predavatelj na Fakulteti za elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru Aleš Zamuda.
Foto: Anže Malovrh/STA

Maribor.
Raziskovalec in predavatelj na Fakulteti za elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru Aleš Zamuda.
Foto: Anže Malovrh/STA

Maribor.
Raziskovalec in predavatelj na Fakulteti za elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru Aleš Zamuda.
Foto: Anže Malovrh/STA

Zamuda je za potrebe raziskovalcev na Kanarskih otokih razvil optimizacijski algoritem, ki pomaga pri usmerjanju podmorskih vozil, ter ga vgradil v že obstoječo platformo otoških raziskovalcev. Na ta način so s skupnimi močmi izboljšali pristop za najkrajšo pot na morju s tem globokomorskim vozilom, je pojasnil.

Optimizacija poti je še toliko bolj dobrodošla pri primerih vzorčenja morskih vrtincev, saj mora pilot v teh primerih pogosto pošiljati nove popravke smeri, pojasnjuje Zamuda. Ker se spreminjajo tudi vreme in razmere na morju, je potrebno upoštevati tudi te.

Namen teh robotskih sond je tudi spremljanje drugega dogajanja v morju, od izboljševanja oceanskih modelov z realnimi podatki in pregledovanja naftnih platform do spremljanja vodov, odkrivanja drugih vozil in življenja v morju ter zbiranja dragocenih senzorskih podatkov.

Po besedah Zamude je optimizacijska metoda izpeljana z evolucijskim algoritmom - postopkom optimizacije po vzoru biološke evolucije. Evolucijski algoritem skozi iterativni proces postopoma rešuje problem ter ponudi najboljši približek rešitve. Na ta način lahko ponudi relativno dobro rešitev v mnogo krajšem času, kot če bi uporabljali osnovnejše algoritme iz numerične matematike.

Optimizacijski algoritmi so po besedah Zamude zelo široko uporabni. Pravzaprav je težko najti področje, kjer se jih ne uporablja, saj gre za pristop, s katerim bi lahko, kot pristopom v umetni inteligenci, uspeli razrešiti mnogo prihodnjih izzivov v družbi, tehniki, umetnih in tehničnih sistemih itd., meni Zamuda.

Uporablja se tako v fiziki, matematiki, kemiji, astronomiji, za rekonstrukcijo geometrije naravnih objektov, kot so denimo drevesa, za razporejanje energije in upravljanje varnosti v elektrarnah, odkrivanje novih zdravil proti raku ali celo raziskovanje novih planetov, našteva Zamuda.

Zamuda sicer sodeluje z več različnimi univerzami po svetu, z otokom Gran Canaria in univerzo v Las Palmasu pa je povezan od leta 2012, leta 2014 so objavili prvi skupni znanstveni članek v reviji Applied Soft Computing, aprila letos pa je tam deloval tudi mesec dni in objavil še razširitev tega znanstvenega prispevka.

Vizualizacija ekosistemov

Poleg optimizacije globokomorskih sond pa se Zamuda med drugim ukvarja tudi z vizualizacijo ekosistemov. Od leta 2004 naprej razvija računalniško aplikacijo EcoMod, ki omogoča interaktivno oblikovanje naravnih dreves. Z aplikacijo je integriran še simulator življenja dreves v ekosistemu, ki upošteva realne terenske podatke.

Dobljeni modeli dreves so uporabljeni za animacijo spontanega zaraščanja gozdov skozi več stoletij. Za izdelavo na pogled realistične porazdelitve dreves po terenu je uporabljen simulator življenja dreves. Simulator upošteva realne terenske podatke in izračuna življenjske pogoje za drevesa, da bi tako simuliral biološka načela.

Drevesa na podlagi ugodnosti teh pogojev tekmujejo za preživetje. Upoštevan je tudi način širjenja semen, zaradi katerega se skupine dreves pojavljajo na enakih območjih.

Zamuda z mednarodno skupino raziskovalcev trenutno sodeluje tudi pri projektu FloraRobotica, ki se na nek način ukvarja z robotizacijo dreves, pojasnjuje raziskovalec. V okviru projekta želijo preučevati simbiotski odnos med roboti in rastlinami. Namen projekta je, da bi bila drevesa v mestih čim bolj naravno umeščena ter čim bolj optimalno uporabljena.

Danubius Young Scientist Award

Zamuda je za svoje raziskovalno delo pred kratkim prejel tudi mednarodno nagrado Danubius Young Scientist Award, ki jo vsako leto podelijo 14 mladim znanstvenikom iz držav podonavske regije.

Omenjeno nagrado sta avstrijsko zvezno ministrstvo za znanost, raziskovanje in ekonomijo (BMWFW) in Inštitut za podonavsko regijo in centralno Evropo (IDM) zasnovala leta 2011 z namenom počastiti posameznike z izjemnimi dosežki, znanstvenimi rezultati in produkcijo.

Namen nagrade je izpostaviti znanstveno delo in talent mladih znanstvenikov in izboljšati prepoznavnost znanstvene skupnosti v regiji. Poleg tega pa nagrada spodbuja mlade znanstvenike, da se vključijo v znanstveno proučevanje večplastnih vprašanj in vprašanj povezanih s Podonavjem.

Dr. Aleš Zamuda

Zamuda je doktoriral leta 2012 na študijskih programih računalništvo in informatika na Fakulteti za elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru, kjer je trenutno tudi zaposlen. Deluje znotraj raziskovalne skupine Laboratorija za računalniške arhitekture in jezike na Inštitutu za računalništvo ter programske skupine Računalniški sistemi, metodologije in inteligentne storitve.

Njegova interesna področja zajemajo evolucijske algoritme, večkriterijsko optimizacijo, umetno življenje in računalniško animacijo. Programiral je od pričetka osnovne šole in od takrat prejel številne nacionalne in mednarodne nagrade, poleg Danubius Young Scientist v letu 2016 tudi zlato medaljo za inovacijo iz področja disertacije v Seulu leta 2012 in mednarodno nagrado IEEE R8 SPC 2007 za univerzitetno diplomsko delo.

Je tudi član Inštituta inženirjev elektrotehnike in elektronike (IEEE) ter pisec recenzij za IEEE Transactions on Evolutionary Computation in več kot 30 drugih priznanih znanstvenih revij. Sodeloval je v več kot 50 programskih in tehničnih komitejih na mednarodnih konferencah. Je urednik pri reviji Swarm and Evolutionary Computation in občasno predava na številnih tujih univerzah.