Vše

Co hledáte?

Vše
Projekty
Výsledky výzkumu
Subjekty

Rychlé hledání

  • Projekty podpořené TA ČR
  • Významné projekty
  • Projekty s nejvyšší státní podporou
  • Aktuálně běžící projekty

Chytré vyhledávání

  • Takto najdu konkrétní +slovo
  • Takto z výsledků -slovo zcela vynechám
  • “Takto můžu najít celou frázi”

Reinforcement learning with artificial microswimmers

Identifikátory výsledku

  • Kód výsledku v IS VaVaI

    <a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F00216208%3A11320%2F21%3A10438887" target="_blank" >RIV/00216208:11320/21:10438887 - isvavai.cz</a>

  • Výsledek na webu

    <a href="https://verso.is.cuni.cz/pub/verso.fpl?fname=obd_publikace_handle&handle=ykMGMBiOer" target="_blank" >https://verso.is.cuni.cz/pub/verso.fpl?fname=obd_publikace_handle&handle=ykMGMBiOer</a>

  • DOI - Digital Object Identifier

    <a href="http://dx.doi.org/10.1126/scirobotics.abd9285" target="_blank" >10.1126/scirobotics.abd9285</a>

Alternativní jazyky

  • Jazyk výsledku

    angličtina

  • Název v původním jazyce

    Reinforcement learning with artificial microswimmers

  • Popis výsledku v původním jazyce

    Artificial microswimmers that can replicate the complex behavior of active matter are often designed to mimic the self-propulsion of microscopic living organisms. However, compared with their living counterparts, artificial microswimmers have a limited ability to adapt to environmental signals or to retain a physical memory to yield optimized emergent behavior. Different from macroscopic living systems and robots, both microscopic living organisms and artificial microswimmers are subject to Brownian motion, which randomizes their position and propulsion direction. Here, we combine real-world artificial active particles with machine learning algorithms to explore their adaptive behavior in a noisy environment with reinforcement learning. We use a real-time control of self-thermophoretic active particles to demonstrate the solution of a simple standard navigation problem under the inevitable influence of Brownian motion at these length scales. We show that, with external control, collective learning is possible. Concerning the learning under noise, we find that noise decreases the learning speed, modifies the optimal behavior, and also increases the strength of the decisions made. As a consequence of time delay in the feedback loop controlling the particles, an optimum velocity, reminiscent of optimal run-and-tumble times of bacteria, is found for the system, which is conjectured to be a universal property of systems exhibiting delayed response in a noisy environment.

  • Název v anglickém jazyce

    Reinforcement learning with artificial microswimmers

  • Popis výsledku anglicky

    Artificial microswimmers that can replicate the complex behavior of active matter are often designed to mimic the self-propulsion of microscopic living organisms. However, compared with their living counterparts, artificial microswimmers have a limited ability to adapt to environmental signals or to retain a physical memory to yield optimized emergent behavior. Different from macroscopic living systems and robots, both microscopic living organisms and artificial microswimmers are subject to Brownian motion, which randomizes their position and propulsion direction. Here, we combine real-world artificial active particles with machine learning algorithms to explore their adaptive behavior in a noisy environment with reinforcement learning. We use a real-time control of self-thermophoretic active particles to demonstrate the solution of a simple standard navigation problem under the inevitable influence of Brownian motion at these length scales. We show that, with external control, collective learning is possible. Concerning the learning under noise, we find that noise decreases the learning speed, modifies the optimal behavior, and also increases the strength of the decisions made. As a consequence of time delay in the feedback loop controlling the particles, an optimum velocity, reminiscent of optimal run-and-tumble times of bacteria, is found for the system, which is conjectured to be a universal property of systems exhibiting delayed response in a noisy environment.

Klasifikace

  • Druh

    J<sub>imp</sub> - Článek v periodiku v databázi Web of Science

  • CEP obor

  • OECD FORD obor

    10300 - Physical sciences

Návaznosti výsledku

  • Projekt

    <a href="/cs/project/GC20-02955J" target="_blank" >GC20-02955J: Dynamika a termodynamika umělých a přírodních aktivních systémů se zpožděním</a><br>

  • Návaznosti

    P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Ostatní

  • Rok uplatnění

    2021

  • Kód důvěrnosti údajů

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Údaje specifické pro druh výsledku

  • Název periodika

    Science Robotics

  • ISSN

    2470-9476

  • e-ISSN

  • Svazek periodika

    6

  • Číslo periodika v rámci svazku

    52

  • Stát vydavatele periodika

    US - Spojené státy americké

  • Počet stran výsledku

    8

  • Strana od-do

    eabd9285

  • Kód UT WoS článku

    000649297100003

  • EID výsledku v databázi Scopus

    2-s2.0-85104588219