AI допомагає тримати повітряні кулі Google Project в одному місці протягом тижня

Google Project Loon - це проект Google для забезпечення спілкування мешканців віддалених регіонів нашої планети. У таких місцях важко провести швидкий Інтернет-канал. Іноді проблема полягає в нездатному географічному місці регіону, іноді в тому, що це просто некомерційне для Інтернет-провайдера, щоб витягнути "широкий" канал зв'язку на область, де кілька десятків людей живуть.

За роки роботи над цим питанням працює Google. Інженери компанії запропонували створити мережу потужних точок доступу, підвішених на шартосферних кульках. У стратосфері така повітряна куля може повісити протягом тижнів або навіть місяців, розподіливши Інтернет на величезну площу.

Проект повільно рухається вперед. Минулого року компанія Google підписала пропозиції з постачальниками, такими як Indosat, Telkomsel та XL Axiata. Після того, як повітряна інфраструктура повністю розгортається, ці компанії будуть сигнальні гарячі місця на повітряних кулі, і ті будуть транслювати сигнали в регіони, де не було Інтернет до того, як він був дуже повільно.

Для контролю повітряної кулі компанія запатентувала власну технологію. Це про контроль висоти кульок. Але також актуальна горизонтальна зміщення повітряних кульок під дією руху повітряних шарів. Що ми робимо в цьому випадку? Отримуючи точку доступу з певної точки, збиток з втратою зв'язку.



Інженери Google вирішили цю проблему. Компанія зуміла провести повітряну куля по одному з регіонів Перу близько 100 днів. Об'єкт був приблизно таким же місцем протягом цього часу, без переходу до критичної відстані або горизонтально або вертикально.

Аеростат був запущений з Пуерто-Ріко. Після 12 днів він досяг Перу. У день навігаційна система виконала десятки коригувальних маневрів для того, щоб м'яч перейшов у правильному напрямку. Якщо не було придатних повітряних струмів над землею, повітряна куля зрушила до Тихого океану, де був розташований потрібний струм повітря. Протягом 14 тижнів перебування на території Перу, випробувана повітряна куля виконала понад 20 тис. маршрутних регулювань. Після цього кулька висаджувалася без проблем.

Щоб контролювати свою точку польоту, корпорація використовувала слабку форму штучного інтелекту. Спочатку повітряні кулі зберігалися в одному місці, використовуючи спеціально розроблені алгоритми, які обліковуються на багато чинників одночасно. Це висота, координати об'єкта, швидкості вітру, часу доби, сезону року та багато іншого. Проблема полягає в тому, що при запуску стратосферної повітряної кулі ніхто точно знає, як це закінчиться: існує занадто багато чинників на газовому циліндрі, деякі з яких непередбачувані. Саме алгоритм не може навчатися вирішувати проблеми з переміщенням повітряних кульок. Тому було прийнято рішення використовувати AI. «Заборона витрачання часу, зберігаючи позицію повітряних кульок в одному місці, ми витрачаємо більше часу на наших користувачів. й

При контролінгу повітряної кулі комп'ютерна система поступово вивчається. Виявивши оптимальне рішення в одному випадку, він буде використовувати це рішення в іншому випадку, якщо умови повторюються або закриваються. «Це алгоритми управління, щоб тримати повітряні кулі в одному місці набагато краще, ніж будь-який може», - сказав Саль Кандідо, який раніше був заряджений Project Loon.

Машини роблять свою роботу добре, але не відмінно. Проблема в тому, що часто виникають нові умови, фактори, які критично впливають на рух кулі. У цьому випадку розрахунки потрібно проводити знову, з одночасним регулюванням курсу повітряної кулі. Кандідо захистив наукову роботу на стохасичному оптимальному контролі. І приніс свою експертизу в Google Project Loon. Тут він вирішив використовувати принцип оптимального управління стохастичними системами для збереження сітки повітряних кульок в одному місці.

Не перший раз, що Google використовує слабку форму AI у своїх проектах. Найвідоміший випадок роботи корпорації з AI може бути викликаний створенням системи для гри Go. AlphaGo, розвиток підрозділу Google DeepMind, легко перемогла один з найсильніших гравців світу в Go Lee Sedol. Через кілька місяців компанія змогла зменшити споживання електроенергії в своїх дата-центрах на 40% завдяки іншому сервісу AI, також розроблена компанією DeepMind.

Не можна говорити про використання можливостей нейромереж в проекті Loon. Замість інженерів проекту застосовуються фундаменти Гаусанського процесу. Щоб «тренувати» алгоритм контролю повітряних кульок, інженери завантажили дані про попередні «світи» в систему. Усього, проектні повітряні кулі летять близько 17 млн кілометрів. Використання Gaussian технологічного процесу, система навігації може визначити оптимальний курс кульки, вказати, коли краще піднятися вгору і при зниженні. Працівники корпорації розробили моделі для прогнозування руху повітряних мас на різних висотах.



Прогнозування комп'ютерної системи все ще не ідеально. У деяких випадках вона неправильна. І не тому, що це погано працює, але через погодні умови в стратосфері не передбачені. З метою зменшення відсотка помилок, фахівці, які використовуються, стимулюють підготовку комп’ютерної системи. І навіть після прогнозу траєкторії повітряної кулі проводиться наземні системи та датчики повітряних кульок. Якщо зміни, попереднє прогнозування траєкторії можна змінити за новими даними. Усі роботи виконуються в режимі реального часу.

Candido коментує, що використання AI для регулювання руху повітряних кульок і управління мережею точок доступу повітря можливо лише завдяки ресурсам компанії. Всі розрахунки виконуються в потужних дата-центрах. І дані, які необхідно обробляти, дуже багато. За словами проекту Лоон, комп'ютерні системи далеко від ідеального. Але навіть потім, машинні роботи, і комп'ютери працюють повітряні кулі краще і краще за час.



Удосконалюються системи обслуговування. Наприклад, «Автостартер» використовується для запуску кульок з 2015 року. Це спеціальна платформа, в якій команда чотирьох осіб може запустити повітряну куля кожні 15 хвилин. Перед створенням платформи, кожен окремий запуск був подією. Для успішного зберігання м'яча в стратосферу потрібні 5 осіб, які могли запустити один м'яч за 45 хвилин на швидкості вітру не більше 9 кілометрів на годину (нині швидкість вітру може перевищувати цю величину, досягаючи 24 км / год).

Джерело: geektimes.ru/post/280856/