AIが海の生物から着想を得た新形状の海洋グライダーを設計 MITとウィスコンシン大学マディソン校の研究チームが、AIを用いて海洋生物の形状に触発された新しい海洋グライダーの設計を開発。この方法では、3Dプリンターで製造可能な効率的な形状を生成し、海洋調査の新たな可能性を切り開く。

AIが海に生きる生物から着想を得た革新的な水中グライダーを設計 マサチューセッツ工科大学（MIT）のコンピュータサイエンスと人工知能研究所（CSAIL）とウィスコンシン大学マディソン校の研究チームは、海中探査のために新しい形状のグライダーを設計するAI技術を開発しました。この研究はarXivプレプリントサーバーに公開されています。 海中を探査するための自律型車両は、魚やアザラシなどの海洋生物が効率的に泳ぐために特殊な形をしていることに着想を得ています。それらの体は最小限のエネルギーで長距離移動できるように最適化されており、水中での移動に優れています。しかし、従来のグライダーの形は、比較的一貫性があり、主に円筒形や魚雷形が使用されていました。 研究チームは、機械学習を用いて様々な3D設計を物理学シミュレータでテストし、さらに水@dynamicな形状に改良するための新しい方法を取り入れました。これにより、新しく効率的な装置を3Dプリンターで製造することが可能になり、より少ないエネルギーで動作します。 彼らは、平面板のようなサイズの2つのグライダーを制作しました。1つは、2つの翼を持つ飛行機のような形状、もう1つは4つの鰭を持つ平面的な魚を彷彿させる独特の形状です。これらの形状は、従来の海洋探査装置にはない多様さを持っています。 AI技術は、20種類以上の海中探査用形状（潜水艦、鯨、マンボウ、サメなど）の3Dモデルを収集し、「変形籠」に収めました。研究者がこれらの点を操作することで新しい形状を作成し、その後、異なる角度での性能をシミュレーションしました。これらのデータは、神経網によって処理され、最適な揚抗力比（揚力と抵抗のバランス）を見つけるのに利用されます。 実験と結果 研究者は、風洞実験でAIの予測精度を確認しました。2つの翼を持つ縮小模型のグライダーは、MITのライト兄弟風洞でさまざまな角度で試験され、予想と実際の揚抗力比の差異はわずか5%で、シミュレーションの正確性が証明されました。 さらに、水中環境での試験を行いました。AIが示した最高の性能を持つ2つの形状（9°傾斜のジェットタイプと30°傾斜の4翼タイプ）を3Dプリンターで製造し、それぞれが水槽内で予想通りに動作することを確認。これらのAI生成のグライダーは、従来の人間が設計した魚雷形よりも効率的に動作し、エネルギー消費量が著しく少なく、海中の生物のように自然に移動しました。 今後の展望 研究者は、シミュレーションと実際の世界との性能の違いを限りなく小さくするために継続的な努力を払っています。また、急激な流れの変化に反応することができるより適応性の高いグライダーの開発を目指しています。 チーフ研究者のPeter Yichen Chen博士後期課程留学生は、「私たちのフレームワークは、従来では困難なような新しい形状を簡単にテストできる半自動化プロセスを提供しています」と述べています。「より薄い形状のグライダーの設計や、高速化やカスタマイズ機能の強化にも取り組んでいます」 同プロジェクトには、OpenAI研究員のPingchuan Ma SM Ph.D.も協力しました。彼らの研究は、将来の海洋探査と気候変動モニタリングに大きく貢献する潛在性を持っています。MIT CSAILは、革新的なロボティクスシステムの開発に注力し、海洋研究の新たな可能性を拓いていると評価されています。