توسعه سامانه فیزیکی-سایبری با همکاری هوش مصنوعی
به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ سامانه‌ها و پلتفرم‌های وزارت دفاع آمریکا از تعداد بسیاری زیادی زیرسیستم سایبری-فیزیکی ادغام شده با یکدیگر تشکیل شده است. این مسئله سطح بسیار بالایی از پیچیدگی را به وجود آورده و وظایف مهندسان را سخت می‌کند.
طراحی سامانه‌های فیزیکی-سایبری (CPS) امروزی به تعداد زیادی از مهندسان با تجربه، متخصصان مرتبط و صدها ابزار ویژه حوزه‌ی موردبحث نیاز دارد. چرخه‌ی فرآیند تولید این سیستم‌ها تا حد زیادی دستی بوده و به کار انسانی وابسته است. به همین دلیل زمان طراحی افزایش یافته و در اغلب موارد پس از دستیابی به نتیجه، هزینه‌های هنگفتی برای بازطراحی و آزمایش تجهیزات پرداخت می‌شود.
فرآیند یاد شده از نقص‌های بسیاری مانند برقراری تعادل با هزینه و مدیریت زمان محدود برای ادغام قطعات توسعه یافته توسط گروه‌های مختلف است که کار را با چالش‌های گوناگونی مواجه می‌سازد. به علاوه پژوهشگران روی رویکردهای طراحی شناخته شده متمرکز می‌شوند، در حالی که می‌توانستند روی شناسایی راه‌کارهای پیشرفته‌تر و نوآورانه‌تر کار کنند.
سندیپ نیما (Sandeep Neema)، مدیر برنامه دفتر نوآوری اطلاعاتی دارپا گفت:
رویکردهای فعلی طراحی سامانه‌های سایبری-فیزیکی تا حد بسیار زیادی دستی، هزینه‌بر و ناکارآمد هستند و در بعضی موارد تکمیل آن‌ها چندین دهه به طول می‌انجامد. تقاضای طراحی یک سامانه‌های عملیاتی خاص که به سرعت آماده‌ی استفاده می‌شود، در جامعه‌ی دفاعی افزایش یافته است. به طور مشابه بروزرسانی و تقویت حجم عظیمی از بسترهای پیشرفته‌ی قدیمی همچنان چالش‌برانگیز است. ما باید به منظور پشتیبانی از چشم‌انداز دفاعی که به سرعت متحول می‌شود، روشی را برای تسریع و گسترش طراحی‌های سامانه فیزیکی-سایبری پیدا کند. یکی از این راه‌کارها به کارگیری قابلیت‌های خودمختار سازی و الگوریتم‌های یادگیری ماشینی جدید است.
دارپا به منظور به کارگیری خودمختار سازی هوشمند در فرآیند طراحی سامانه‌های سایبری-فیزکی پروژه «طراحی همزیستی سامانه‌های سایبری-فیزیکی» (Symbiotic Design for Cyber Physical Systems) راه‌اندازی کرد. این طرح روی بررسی ترکیب طراحی مبتنی بر مدل با یادگیری و استدلال ماشینی تمرکز می‌کند. هدف از این کار توسعه مجموعه‌ای از ابزارهای مجهز به هوش مصنوعی است که طراحان امکان بهره‌مندی از آن را دارند تا سرعت روند از مرحله طراحی تا ایجاد سیستم افزایش پیدا کند.
ابزارهای مذکور از جستجو، ترکیب‌بندی، ارزیابی و شناسایی پایگاه دانش و مجموعه طراحی پشتیبانی می‌کند. همچنین یک هوش مصنوعی را به‌عنوان همکار انسان‌ها به وجود می‌آورد تا در طراحی به آن‌ها کمک کند. مجموعه طراحی‌ها هم‌اکنون نیز وجود دارد؛ اما ترکیب آن‌ها به منظور پیدا کردن بهترین گزینه به یک اقدام بسیار دشوار نیاز دارد. در مقابل بستر طراحی همزیستی از هوش مصنوعی برای جستجوی پایگاه دانش و پیدا کردن بهترین و پیچیده‌ترین طراحی‌ها و رویکردها بهره می‌برد. همچنین هدف این ابزارها توسعه یک بستر طراحی چند دامنه‌ای برای رفع مشکلات مختلف است. به علاوه در پروژه‌ی مذکور هوش مصنوعی بهترین زیرسیستم‌ها و آسیب‌پذیری‌هایی که نیاز به رفع دارند را شناسایی و معرفی می‌کند.
ویژگی کلیدی ابزارهای هوش مصنوعی یاد شده، توانایی آن‌ها برای مشاهده و یادگیری از طراحی‌های موفقیت‌آمیز گذشته است. همچنین تبادل‌نظر میان انسان و ماشین به سامانه اجازه می‌دهد تا بر اساس نکاتی که آموخته است، طراحی را به صورت خودکار تکمیل کند. زمانی که اپراتور شروط طراحی را انتخاب می‌کند، هوش مصنوعی با استفاده از ابزارهای شبیه‌سازی و تحلیلی مرتبط با آن موضوع شروع به ارزیابی طراحی می‌کند.
نیما ادامه داد:
در حالی که رویکردهای امروزی طراحی سامانه‌های خودمختار مزایای مختلفی را ارائه می‌دهند؛ اما این بسترها به موج اول هوش مصنوعی یا همان طراحی سیستم‌هایی قانونمند و خاص‌منظوره تعلق دارند. این سامانه‌ها به علت این که به اپراتورهای انسانی و برنامه‌های از پیش تعیین شده وابسته هستند، از محدودیت‌های بسیاری رنج می‌برند. به همین دلیل پروژه‌ی مذکور با هدف دستیابی به موج دوم و سوم هوش مصنوعی راه‌اندازی شد تا به سازگاری سیستم‌ها با شرایط ناآشنا کمک کند؛ به عبارت دیگر یادگیری آن‌ها با روش‌های جستجوی پیشرفته ترکیب می‌شود تا به ادغام و دستیابی به فناوری‌های پیشرفته کمک کند.
در منظور بهبود کارایی پروژه‌ی بالا، سازمان دارپا قصد دارد یک رابط کاربرپسند ایجاد کند تا گروه‌های انسان و ماشین به شیوه‌ای ساده‌تر و بهتر با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. در صورت موفقیت این طرح نیاز به افراد با تخصص‌های خاص کاهش می‌یابد. همچنین امکان تربیت و تقویت مهارت‌های کارشناسان فعلی به وجود خواهد آمد.
پروژه طراحی همزیستی سامانه‌های سایبری-فیزیکی بخشی از برنامه‌ی 2 میلیارد دلاری دارپا برای دستیابی به موج سوم فناوری‌های هوش مصنوعی است.
