multi-agent.io

Лаборатория мультиагентных систем в Умных городах и Индустрии 4.0

Lab Logo

Английская версия находится здесь

Лаборатория специализируется на изучении вопросов кибернетики и экономической теории в применении к коммуникации в мультиагентных системах.

Примерами рассмотриваемых вопросов являются:

Приоритетными задачами выступают:

Задачи лаборатории: https://github.com/orgs/airalab/projects/9

ПРОГРАММА

Название

Лаборатория мультиагентных систем для умных городов и Индустрии 4.0

MASSCI4.0

Краткое описание

Лаборатория для исследования аспектов организации сетевых киберфизических систем в автономных условиях с помощью децентрализованных технологий

Ключевые слова

Область исследования и цели

Текущая масштабная цифровизация человеческой активности стала возможна благодаря общей сетевой инфраструктуре, предложенной Всемирной сетью, а также многочисленным устройствам, от систем CCTV и датчиков до смартфонов и умных устройств.

С учетом роста влияния робототехники, логичным шагом в этой цепочке должна стать такая же цифровизация самих киберфизических систем и устройств, т. е. их масштабная сетевая интеграция для взаимодействия с человеческой инфраструктурой и друг с другом. Это позволит устройствам использовать собираемые данные для самоуправления и предоставления наиболее эффективных услуг человеку. Исследователи назвали подобный подход Robot-as-a-Service (робот как услуга) и рассматривают его как потенциальную экономическую модель будущего.

Однако, множество автономных устройств, объединенных в сеть и способных физически влиять на мир, вызывают большие опасения с точки зрения безопасности, усугубленные негативным опытом крупных централизованных проектов. Подобные сетевые КФС требуют изучения вопросов коммуникационных протоколов и управления многоагентыми системами разнородных устройств, без учета того, что управление отдельным устройством может быть также нетривиальной задачей. Кроме того, финальной целью создания сетевой КФС становится ее интеграция в цифровую экономику, а это накладывает дополнительные ограничения, связанные с правовыми и экономическими аспектами и защитой информации.

Перспективным направлением исследований в этой области выступают децентрализованные технологии, такие как пиринговые сети, блокчейны и смарт-контракты. Они не обладают недостатками централизованных подходов, позволяют более просто решить некоторые вопросы организации многоагентной системы, а также уже имеют способы интеграции с цифровой экономикой.

Поэтому в рамках этой лаборатории мы предлагаем исследовать аспекты применения именно децентрализованных технологий для управления сетевыми КФС. Предполагается использовать открытую платформу Робономика, которая предлагает возможности блокчейнов Ethereum и Polkadot для робототехнических устройств, совместимых с фреймворком Robot Operating System, и использует рыночный механизм как базовый способ взаимодействия между устройствами и человеком. Главная цель лаборатории — применение децентрализованных технологий для сетевых киберфизических систем в разных приложениях.

Релевантность приеритерным направлениям ИТМО

Исследовательский интерес лаборатории соответствует приоритетным направлениям Университета ИТМО по “Интеллектуальным технологиям и робототехнике”, а также по “Интеллектуальным технологиям в экономике, социальной сфере и искусстве”.

План исследований

Лаборатория фокусируется на четырех крупных направлениях исследований:

1) Сертифицированные замеры качества водных ресурсов с помощью безэкипажных надводных аппаратов.

Основной фокус уделяется системе мониторинга окружающей среды, построенной на небольшом флоте малогабаритных морских судов, оснащенных компактными датчиками. Платформа Робнономика в данном случае используется для защищенной регистрации судов, их миссий и собранных данных о пробах воды, тем самым обеспечивая сертифицированность замеров. В рамках направления исследуются следующие вопросы:

2) Умные фабрики для Индустрии 4.0.

Умные фабрики — это фабрики, в которых автономное производство происходит путем сбора, обмена и использования информации между людьми, материалами и машинами с помощью сетевых технологий. В финальном варианте такие фабрики функционируют без участия человека, самостоятельно корректируя свой производственный процесс по обратной связи от продаж продукции. На факультете доступен тестовый стенд, на основе конструктора Fischertechnik и контроллеров Siemens, который имитирует умную фабрику, от поставки сырья до отгрузки продукции со складов в зависимости от спроса на нее. Стенд позволяет исследовать следующие вопросы:

3) Робот-художник как автономная творческая система.

Автономные системы, создающие предметы искусства (или артефакты), интересовали исследователей начиная с 1980-х годов, постепенно ускоряясь с развитием распознавания изображений и методов SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Однако задача генерации независимой от человека идеи артефакта — то, что и называется творчеством — стала продвигаться недавно, с развитием нейросетей, например, арт в стиле инсепшионизма от команды Google AI. Наиболее интригует создание полностью автономной творческой системы, способной “придумать” идею артефакта, реализовать ее, представить на обозрение, а по обратной связи сделать выводы, как действовать далее. Для работы над этим направлением на факультете доступен манипулятор KUKA KR6 R900, способный рисовать кистью на холсте. Робот работает на базе платформы Робономика, что позволяет ему, например, выставлять картины на цифровой аукцион. Стенд позволяет исследовать следующие вопросы:

4) Цифровизация состояния инфраструктуры с помощью сети датчиков.

Интернет вещей активно расширялся в последнее десятилетие, но все еще имеет существенные ограничения для повсеместного использования, в первую очередь связанную с безопасностью при подключении умных устройств и датчиков. Децентрализация управления потенциально способна обойти это ограничение, что открывает дорогу децентрализованным автономным организациям и даже умным городам. В такой инфраструктуре за каждым объектом организации закреплен цифровой след, позволяющий анализировать состояние и эффективно управлять активами и расходами, от электропотребления до концентрации частиц PM10 в офисах. В рамках данного направления планируется исследовать:

Навыки, которые разовьют участники

Опыт команды

Вадим Манаенко — руководитель лаборатории, ассистент ИКТ, аспирант 2-ого года обучения.

Последние проекты:

Иван Берман — научный администратор, инженер СУиР, аспирант 2-ого года обучения.

Последние проекты:

Александр Капитонов — куратор лаборатории, к.т.н, декан ИКТ.

План на первый год

Материалы