Группа инженеров из США представила платформу HydroGym, которая позволяет агентам с искусственным интеллектом управлять потоками жидкости вокруг виртуальных объектов. Их работа показала, что ИИ способен находить эффективные способы снижения аэродинамического сопротивления, обучаясь на относительно простых компьютерных моделях, а не на сложных и ресурсоемких расчетах.
Расчет поведения жидкостей — будь то воздух или вода — остается одной из самых сложных инженерных задач. Как отмечают ученые, даже на суперкомпьютерах моделирование потоков в реальных масштабах может оставаться недоступным еще десятилетиями. Поэтому исследователи предложили альтернативный подход: не выполнять полные вычисления, а использовать обучение с подкреплением.
В рамках эксперимента множество ИИ-агентов взаимодействовали с виртуальными объектами в среде HydroGym. Они могли изменять условия обтекания — например, добавлять струи жидкости или менять движение объекта — чтобы уменьшить сопротивление. При этом агенты действовали как независимо, так и скоординированно, что ранее не применялось в таком масштабе для задач гидродинамики.
Главный результат заключается в том, что агенты смогли перенести навыки, полученные на простых эталонных задачах, на более сложные сценарии. Например, научившись управлять турбулентным потоком в плоском канале, они затем успешно применили этот опыт к изогнутой трехмерной модели крыла самолета. В итоге им удалось снизить трение на 38% без использования детальной симуляции этого сложного случая.
По словам авторов работы, это говорит о том, что ИИ усваивает общие принципы поведения жидкостей, а не просто запоминает конкретные настройки. Такой подход может помочь решать более масштабные задачи без необходимости заранее просчитывать каждый сценарий.
Ученые надеются, что HydroGym станет стандартной вычислительной основой для применения ИИ в гидродинамике — по аналогии с тем, как AlphaFold используется в биологии. Практическая значимость также очевидна: даже снижение сопротивления на 1% в мировом судоходстве может дать экономию топлива в миллиарды долларов и заметно сократить выбросы парниковых газов.
Читайте также: Британский инженер испытал радиоуправляемый самолет с круглым крылом