தன்னியக்க வழிசெலுத்தல்: பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகளின் ஒரு ஆழமான பார்வை

தன்னியக்க வழிசெலுத்தல், அதாவது ஒரு இயந்திரம் மனித தலையீடு இல்லாமல் ஒரு புள்ளியிலிருந்து மற்றொரு புள்ளிக்கு நகரும் திறன், உலகெங்கிலும் உள்ள தொழில்துறைகளை வேகமாக மாற்றி வருகிறது. சிக்கலான நகர வீதிகளில் செல்லும் தானியங்கி கார்கள் முதல் கிடங்குகள் மற்றும் மருத்துவமனைகளில் நுட்பமான பணிகளைச் செய்யும் ரோபோக்கள் வரை, இந்த தொழில்நுட்பத்தின் மையமானது அதிநவீன பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகளில் உள்ளது. இந்த விரிவான வழிகாட்டி இந்த வழிமுறைகளை ஆராய்ந்து, அவற்றின் கோட்பாடுகள், பலங்கள், பலவீனங்கள் மற்றும் உலகம் முழுவதும் உள்ள நிஜ-உலக பயன்பாடுகளைப் பற்றி ஆராய்கிறது.

பாதை திட்டமிடல் என்றால் என்ன?

அதன் மையத்தில், பாதை திட்டமிடல் என்பது ஒரு ரோபோ அல்லது தன்னியக்க வாகனம் தடைகளைத் தவிர்த்து, கட்டுப்பாடுகளுக்கு இணங்கி, ஒரு தொடக்கப் புள்ளியிலிருந்து இலக்கை அடைய ஒரு சாத்தியமான மற்றும் உகந்த பாதையை தீர்மானிக்கும் செயல்முறையாகும். இந்த சிக்கல், குறிப்பாக மாறும் மற்றும் கணிக்க முடியாத சூழல்களில், வியக்கத்தக்க வகையில் சிக்கலானதாக இருக்கலாம்.

ஒரு நெரிசலான நகர்ப்புற வான்வெளியில் செல்லும் ஒரு டெலிவரி ட்ரோன், ஒரு நுட்பமான செயல்முறையைச் செய்யும் அறுவை சிகிச்சை ரோபோ, அல்லது சீரற்ற நிலப்பரப்பில் பயணிக்கும் ஒரு தன்னியக்க சுரங்க வாகனம் பற்றி சிந்தியுங்கள். ஒவ்வொரு சூழ்நிலைக்கும் மாறும் நிலைமைகளுக்கு ஏற்ப தங்களை மாற்றிக்கொண்டு, பாதுகாப்பு மற்றும் செயல்திறனை உறுதி செய்யக்கூடிய வலிமையான பாதை திட்டமிடல் திறன்கள் தேவை.

பாதை திட்டமிடலில் முக்கிய கருத்தாய்வுகள்

பல காரணிகள் ஒரு பாதை திட்டமிடல் வழிமுறையின் தேர்வு மற்றும் செயல்திறனை பாதிக்கின்றன:

• சூழல் பிரதிநிதித்துவம்: சூழல் எவ்வாறு மாதிரியாக்கப்படுகிறது (எ.கா., கட்டம், வரைபடம், தொடர்ச்சியான வெளி).
• தடை தவிர்ப்பு: தடைகளுடன் மோதல்களைக் கண்டறிந்து தவிர்க்கும் திறன்.
• உகந்த தன்மைக்கான அளவுகோல்கள்: குறைக்கப்பட வேண்டிய குறிக்கோள் செயல்பாடு (எ.கா., பாதை நீளம், பயண நேரம், ஆற்றல் நுகர்வு).
• கணக்கீட்டு சிக்கல்: ஒரு தீர்வைக் கண்டுபிடிக்கத் தேவைப்படும் நேரம் மற்றும் நினைவகம்.
• நிகழ் நேர செயல்திறன்: மாறும் சூழல்களுக்கு விரைவாக பதிலளிக்கும் வழிமுறையின் திறன்.
• ரோபோவின் இயக்கவியல் மற்றும் இயக்கவியல்: ரோபோவின் உடல் கட்டுப்பாடுகள் மற்றும் இயக்கத் திறன்கள்.

பாரம்பரிய பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகள்

பாரம்பரிய பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகள் நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட கணிதக் கோட்பாடுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டவை மற்றும் பெரும்பாலும் நிலையான அல்லது நன்கு கட்டமைக்கப்பட்ட சூழல்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

டிஜ்க்ஸ்ட்ரா வழிமுறை

டிஜ்க்ஸ்ட்ரா வழிமுறை என்பது ஒரு உன்னதமான வரைபடத் தேடல் வழிமுறையாகும், இது எதிர்மறையற்ற விளிம்பு எடைகளைக் கொண்ட ஒரு வரைபடத்தில் முனைகளுக்கு இடையிலான குறுகிய பாதையைக் கண்டறிகிறது. இது வரைபடத்தை மீண்டும் மீண்டும் ஆராய்வதன் மூலம் செயல்படுகிறது, பார்வையிடப்பட்ட முனைகளின் தொகுப்பையும், தொடக்க முனையிலிருந்து ஒவ்வொரு முனைக்கும் உள்ள தூர மதிப்பீட்டையும் பராமரிக்கிறது.

இது எப்படி வேலை செய்கிறது:

1. தொடக்க முனைக்கான தூரத்தை 0 ஆகவும், மற்ற எல்லா முனைகளுக்கான தூரத்தை முடிவிலி ஆகவும் அமைக்கவும்.
2. அனைத்து முனைகளையும் பார்வையிடப்படாததாகக் குறிக்கவும்.
3. பார்வையிடப்படாத முனைகள் இருக்கும் வரை:
• மிகச்சிறிய தூரம் கொண்ட பார்வையிடப்படாத முனையைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்.
• தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட முனையின் ஒவ்வொரு அண்டை முனைக்கும்:
• தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட முனை வழியாக தொடக்க முனையிலிருந்து அண்டை முனைக்கான தூரத்தைக் கணக்கிடவும்.
• இந்த தூரம் அண்டை முனைக்கான தற்போதைய தூரத்தை விட சிறியதாக இருந்தால், அண்டை முனையின் தூரத்தைப் புதுப்பிக்கவும்.
• தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட முனையை பார்வையிடப்பட்டதாகக் குறிக்கவும்.

நன்மைகள்: ஒரு பாதை இருந்தால் குறுகிய பாதையைக் கண்டுபிடிப்பது உறுதி.

தீமைகள்: பெரிய வரைபடங்களுக்கு கணக்கீட்டு ரீதியாக செலவாகும். இலக்கிலிருந்து விலகிச் செல்லும் திசைகளில் கூட, எல்லா திசைகளிலும் ஆராய்கிறது, இது பல பாதை திட்டமிடல் சிக்கல்களுக்கு திறனற்றதாக ஆக்குகிறது.

உதாரணம்: ஒரு வரைபடத்தில் நகரங்களுக்கு இடையேயான குறுகிய வழியைக் கண்டறிதல், இங்கு நகரங்கள் முனைகள் மற்றும் சாலைகள் தொடர்புடைய தூரங்களைக் கொண்ட விளிம்புகள்.

A* தேடல் வழிமுறை

A* (ஏ-ஸ்டார்) தேடல் வழிமுறையானது டிஜ்க்ஸ்ட்ரா வழிமுறையின் ஒரு நீட்டிப்பாகும், இது தேடலை இலக்கை நோக்கி வழிநடத்த ஒரு வழிகாட்டும் சார்பு (heuristic function) பயன்படுத்துகிறது. வழிகாட்டும் சார்பு ஒரு குறிப்பிட்ட முனையிலிருந்து இலக்குக்கான செலவை மதிப்பிடுகிறது. இலக்கிற்கு நெருக்கமான முனைகளுக்கு முன்னுரிமை அளிப்பதன் மூலம், A* பாதை திட்டமிடலின் செயல்திறனை கணிசமாக மேம்படுத்த முடியும்.

இது எப்படி வேலை செய்கிறது:

1. திறந்த தொகுப்பை தொடக்க முனையுடன் தொடங்கவும்.
2. மூடிய தொகுப்பை காலியாக அமைக்கவும்.
3. திறந்த தொகுப்பு காலியாக இல்லாத வரை:
• திறந்த தொகுப்பில் மிகக் குறைந்த f-ஸ்கோர் கொண்ட முனையைத் தேர்ந்தெடுக்கவும் (f-ஸ்கோர் = g-ஸ்கோர் + h-ஸ்கோர், இங்கு g-ஸ்கோர் என்பது தொடக்க முனையிலிருந்து தற்போதைய முனைக்கான செலவு, மற்றும் h-ஸ்கோர் என்பது தற்போதைய முனையிலிருந்து இலக்குக்கான வழிகாட்டும் மதிப்பீடு).
• தற்போதைய முனை இலக்காக இருந்தால், பாதையை மறுகட்டமைத்து அதைத் திருப்பியளிக்கவும்.
• தற்போதைய முனையை திறந்த தொகுப்பிலிருந்து மூடிய தொகுப்பிற்கு நகர்த்தவும்.
• தற்போதைய முனையின் ஒவ்வொரு அண்டை முனைக்கும்:
• அண்டை முனை மூடிய தொகுப்பில் இருந்தால், அதைப் புறக்கணிக்கவும்.
• அண்டை முனை திறந்த தொகுப்பில் இல்லை என்றால், அதை திறந்த தொகுப்பில் சேர்த்து அதன் g-ஸ்கோர் மற்றும் f-ஸ்கோர் கணக்கிடவும்.
• அண்டை முனை ஏற்கனவே திறந்த தொகுப்பில் இருந்தால், அண்டை முனைக்கான தற்போதைய பாதை ஏற்கனவே உள்ள பாதையை விட சிறந்ததா என்பதைச் சரிபார்க்கவும். அப்படியானால், அண்டை முனையின் g-ஸ்கோர் மற்றும் f-ஸ்கோர் புதுப்பிக்கவும்.

நன்மைகள்: வழிகாட்டும் சார்பின் வழிகாட்டுதல் காரணமாக பல பாதை திட்டமிடல் சிக்கல்களுக்கு டிஜ்க்ஸ்ட்ரா வழிமுறையை விட திறமையானது. வழிகாட்டும் சார்பு ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடியதாக இருந்தால் (அதாவது, அது இலக்குக்கான செலவை ஒருபோதும் மிகைப்படுத்தாது) உகந்த பாதையைக் கண்டுபிடிப்பது உறுதி.

தீமைகள்: செயல்திறன் வழிகாட்டும் சார்பின் தரத்தைப் பெரிதும் சார்ந்துள்ளது. ஒரு மோசமான வழிகாட்டும் சார்பு உகந்த பாதைகளுக்கு வழிவகுக்காது அல்லது தீர்வு கூட இல்லாமல் போகலாம். பெரிய தேடல் வெளிகளுக்கு நினைவகத்தை அதிகமாகப் பயன்படுத்தும்.

உதாரணம்: சிக்கலான சூழல்களில் கதாபாத்திரங்களை வழிநடத்த, வேகம் மற்றும் தடை தவிர்ப்பை மேம்படுத்த A* ஐப் பயன்படுத்தும் கேம் AI. தூரம் மற்றும் போக்குவரத்து நிலைகளின் அடிப்படையில் வழிகாட்டும் சார்புகளுடன் A* ஐப் பயன்படுத்தி வழிகளைத் திட்டமிடும் தானியங்கி கார்கள்.

சாத்தியமான புலங்கள்

சாத்தியமான புல முறைகள் சூழலை ஒரு விசைப் புலமாக கருதுகின்றன, அங்கு இலக்கு ஒரு ஈர்க்கும் விசையையும், தடைகள் ஒரு விரட்டும் விசையையும் செலுத்துகின்றன. ரோபோ சாத்தியமான புலத்தின் சரிவு வழியாக நகர்ந்து, சாத்தியமான ஆற்றலைக் குறைக்க முயல்கிறது.

இது எப்படி வேலை செய்கிறது:

1. இலக்கைச் சுற்றி ஒரு ஈர்க்கும் சாத்தியமான புலத்தையும், தடைகளைச் சுற்றி விரட்டும் சாத்தியமான புலங்களையும் வரையறுக்கவும்.
2. ஈர்க்கும் மற்றும் விரட்டும் சாத்தியக்கூறுகளைக் கூட்டி சூழலில் உள்ள ஒவ்வொரு புள்ளியிலும் மொத்த சாத்தியமான புலத்தைக் கணக்கிடவும்.
3. ரோபோ சாத்தியமான புலத்தின் எதிர்மறை சரிவின் திசையில் நகர்கிறது, இதன் மூலம் இலக்கை நோக்கிய செங்குத்தான சரிவுப் பாதையைப் பின்பற்றுகிறது.

நன்மைகள்: எளிமையானது மற்றும் கணக்கீட்டு ரீதியாக திறமையானது, நிகழ் நேர கட்டுப்பாட்டிற்கு ஏற்றது. தடைகள் நகரும்போது சாத்தியமான புலங்களைப் புதுப்பிப்பதன் மூலம் மாறும் சூழல்களைக் கையாள முடியும்.

தீமைகள்: உள்ளூர் குறைந்தபட்சங்களுக்கு ஆளாகக்கூடியது, அங்கு ரோபோ இலக்கை அடைய தெளிவான பாதை இல்லாத நிலையில் சிக்கிக்கொள்ளலாம். அலைவுகள் மற்றும் உறுதியற்ற தன்மையைத் தவிர்க்க சாத்தியமான புல அளவுருக்களை கவனமாக சரிசெய்ய வேண்டும்.

உதாரணம்: ரோபோவின் சொந்த இணைப்புகள் மற்றும் சுற்றியுள்ள சூழலுடன் மோதுவதைத் தவிர்த்து, பொருட்களைப் பிடிக்க சாத்தியமான புலங்களைப் பயன்படுத்தும் ரோபோ கையாளுபவர்கள். நீருக்கடியில் உள்ள தடைகளைச் சுற்றி செல்ல சாத்தியமான புலங்களைப் பயன்படுத்தும் தன்னாட்சி நீருக்கடியில் வாகனங்கள் (AUVs).

மாதிரி அடிப்படையிலான பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகள்

மாதிரி அடிப்படையிலான வழிமுறைகள் நிகழ்தகவு முறைகளாகும், அவை கட்டமைப்பு வெளியை தோராயமாக புள்ளிகளை மாதிரி செய்து அவற்றை ஒரு சாலை வரைபடத்தை உருவாக்க இணைப்பதன் மூலம் ஆராய்கின்றன. இந்த வழிமுறைகள் குறிப்பாக உயர்-பரிமாண இடங்கள் மற்றும் சிக்கலான கட்டுப்பாடுகளைக் கொண்ட சூழல்களுக்கு மிகவும் பொருத்தமானவை.

விரைவாக ஆராயும் சீரற்ற மரங்கள் (RRT)

RRT என்பது ஒரு பிரபலமான மாதிரி அடிப்படையிலான வழிமுறையாகும், இது தொடக்கப் புள்ளியிலிருந்து சாத்தியமான பாதைகளின் ஒரு மரத்தை படிப்படியாக உருவாக்குகிறது. ஒவ்வொரு சுழற்சியிலும், கட்டமைப்பு வெளியில் ஒரு சீரற்ற புள்ளி மாதிரி செய்யப்படுகிறது, மேலும் மரத்தில் உள்ள அருகிலுள்ள முனை மாதிரி செய்யப்பட்ட புள்ளியை நோக்கி நீட்டிக்கப்படுகிறது. நீட்டிப்பு மோதல் இல்லாமல் இருந்தால், ஒரு புதிய முனை மரத்தில் சேர்க்கப்படுகிறது.

இது எப்படி வேலை செய்கிறது:

1. தொடக்கப் புள்ளியுடன் மரத்தைத் தொடங்கவும்.
2. இலக்கிற்கான பாதை கண்டுபிடிக்கப்படும் வரை அல்லது அதிகபட்ச சுழற்சிகளை அடையும் வரை மீண்டும் செய்யவும்:
• கட்டமைப்பு வெளியில் ஒரு சீரற்ற புள்ளியை மாதிரி செய்யவும்.
• மாதிரி செய்யப்பட்ட புள்ளிக்கு மரத்தில் உள்ள அருகிலுள்ள முனையைக் கண்டறியவும்.
• பாதை நெடுகிலும் மோதல்களைச் சரிபார்த்து, அருகிலுள்ள முனையை மாதிரி செய்யப்பட்ட புள்ளியை நோக்கி நீட்டவும்.
• நீட்டிப்பு மோதல் இல்லாமல் இருந்தால், மரத்தில் ஒரு புதிய முனையைச் சேர்க்கவும்.
• புதிய முனை இலக்கிற்கு போதுமான அளவு நெருக்கமாக இருந்தால், தொடக்கப் புள்ளியிலிருந்து இலக்கிற்கு பாதையை மறுகட்டமைத்து அதைத் திருப்பியளிக்கவும்.

நன்மைகள்: செயல்படுத்துவதற்கு ஒப்பீட்டளவில் எளிமையானது. உயர்-பரிமாண இடங்களை ஆராய்வதற்கு திறமையானது. நிகழ்தகவு ரீதியாக முழுமையானது, அதாவது ஒரு தீர்வு இருந்தால் அது இறுதியில் ஒரு தீர்வைக் கண்டுபிடிக்கும் (போதுமான நேரம் கொடுக்கப்பட்டால்).

தீமைகள்: தீர்வு உகந்ததாக இருக்காது. செயல்திறன் மாதிரி உத்தி மற்றும் நீட்டிப்பு அளவுருக்களின் தேர்வைப் பொறுத்து உணர்திறன் கொண்டதாக இருக்கலாம். நெரிசலான சூழல்களில் ஒன்றிணைய மெதுவாக இருக்கலாம்.

உதாரணம்: பல தடைகளைக் கொண்ட ஒரு உற்பத்தி ஆலையில் ரோபோ கை திட்டமிடல். சிக்கலான வான்வெளியில் செல்லும் ஆளில்லா வான்வழி வாகனங்கள் (UAVs).

நிகழ்தகவு சாலை வரைபடங்கள் (PRM)

PRM என்பது மற்றொரு மாதிரி அடிப்படையிலான வழிமுறையாகும், இது கட்டமைப்பு வெளியில் தோராயமாக புள்ளிகளை மாதிரி செய்து அவற்றை விளிம்புகளுடன் இணைப்பதன் மூலம் ஒரு சாலை வரைபடத்தை உருவாக்குகிறது. விளிம்புகள் மோதல்களுக்கு சரிபார்க்கப்படுகின்றன, மேலும் மோதல் இல்லாத விளிம்புகள் மட்டுமே சாலை வரைபடத்தில் சேர்க்கப்படுகின்றன. சாலை வரைபடம் உருவாக்கப்பட்டவுடன், வரைபடத்தில் தொடக்கப் புள்ளியிலிருந்து இலக்கிற்கான பாதையைத் தேடுவதன் மூலம் ஒரு பாதையைக் காணலாம்.

இது எப்படி வேலை செய்கிறது:

1. கட்டமைப்பு வெளியில் சீரற்ற புள்ளிகளின் ஒரு தொகுப்பை மாதிரி செய்யவும்.
2. ஒவ்வொரு புள்ளியையும் அதன் அருகிலுள்ள அண்டை நாடுகளுடன் இணைக்கவும், விளிம்புகளில் மோதல்களைச் சரிபார்க்கவும்.
3. மோதல் இல்லாத புள்ளிகள் மற்றும் விளிம்புகளிலிருந்து ஒரு வரைபடத்தை உருவாக்கவும்.
4. A* போன்ற ஒரு வரைபடத் தேடல் வழிமுறையைப் பயன்படுத்தி வரைபடத்தில் தொடக்கப் புள்ளியிலிருந்து இலக்கிற்கான பாதையைத் தேடவும்.

நன்மைகள்: ஆஃப்லைனில் முன்கூட்டியே கணக்கிடலாம், இது நிலையான சூழல்களில் நிகழ் நேர பாதை திட்டமிடலுக்கு ஏற்றதாக அமைகிறது. சூழலில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கு ஒப்பீட்டளவில் வலுவானது.

தீமைகள்: கணிசமான அளவு முன்கூட்டிய கணக்கீடு தேவைப்படுகிறது. செயல்திறன் சாலை வரைபடத்தின் அடர்த்தியைப் பொறுத்தது. பெரிய கட்டமைப்பு வெளிகளுக்கு நினைவகத்தை அதிகமாகப் பயன்படுத்தும்.

உதாரணம்: கிடங்குகள் மற்றும் தொழிற்சாலைகளில் தன்னாட்சி மொபைல் ரோபோக்களுக்கான பாதை திட்டமிடல். மெய்நிகர் சூழல்களில் ரோபோ வழிசெலுத்தலின் உருவகப்படுத்துதல்.

AI-இயக்க பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகள்

செயற்கை நுண்ணறிவு (AI) மற்றும் இயந்திர கற்றல் (ML) ஆகியவற்றின் எழுச்சி, குறிப்பாக மாறும் மற்றும் கட்டமைக்கப்படாத சூழல்களில் பாதை திட்டமிடலுக்கு புதிய சாத்தியங்களைத் திறந்துவிட்டுள்ளது. இந்த நுட்பங்கள் தரவுகளிலிருந்து கற்றுக்கொள்ளலாம், மாறும் நிலைமைகளுக்கு ஏற்ப தங்களை மாற்றிக்கொள்ளலாம் மற்றும் காலப்போக்கில் தங்கள் செயல்திறனை மேம்படுத்தலாம்.

வலுவூட்டல் கற்றல் (RL)

வலுவூட்டல் கற்றல் என்பது ஒரு வகை இயந்திர கற்றல் ஆகும், அங்கு ஒரு முகவர் ஒரு வெகுமதி சிக்னலை அதிகரிக்க ஒரு சூழலில் முடிவுகளை எடுக்க கற்றுக்கொள்கிறார். பாதை திட்டமிடலின் பின்னணியில், முகவர் ரோபோ, சூழல் அது பயணிக்கும் உலகம், மற்றும் வெகுமதி சிக்னல் இலக்கை அடைவது, தடைகளைத் தவிர்ப்பது மற்றும் பயண நேரத்தைக் குறைப்பது போன்ற காரணிகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது.

இது எப்படி வேலை செய்கிறது:

1. முகவர் செயல்களைச் செய்வதன் மூலம் சூழலுடன் தொடர்பு கொள்கிறார்.
2. சூழல் முகவருக்கு ஒரு வெகுமதி சிக்னல் மற்றும் ஒரு புதிய நிலையை வழங்குகிறது.
3. முகவர் தனது கொள்கையைப் புதுப்பிக்க வெகுமதி சிக்னலைப் பயன்படுத்துகிறார், இது நிலைகளை செயல்களுடன் வரைபடமாக்குகிறது.
4. முகவர் ஒரு உகந்த கொள்கையைக் கற்கும் வரை இந்த செயல்முறையை மீண்டும் செய்கிறார்.

நன்மைகள்: அனுபவத்திலிருந்து சிக்கலான நடத்தைகளைக் கற்றுக்கொள்ள முடியும். மாறும் சூழல்களுக்கு ஏற்ப தன்னை மாற்றிக்கொள்கிறது. ஒரே நேரத்தில் பல நோக்கங்களுக்காக மேம்படுத்த முடியும்.

தீமைகள்: கணிசமான அளவு பயிற்சி தரவு தேவைப்படுகிறது. பொருத்தமான வெகுமதி செயல்பாட்டை வடிவமைப்பது கடினமாக இருக்கலாம். காணப்படாத சூழல்களுக்கு நன்றாகப் பொதுமைப்படுத்தாமல் போகலாம்.

உதாரணம்: சிக்கலான போக்குவரத்து சூழ்நிலைகளில் செல்ல ஒரு தானியங்கி காரைப் பயிற்றுவித்தல். ஒரு நெரிசலான கிடங்கில் பணிகளைச் செய்ய ஒரு ரோபோவுக்குக் கற்பித்தல். ஒரு உலகளாவிய உதாரணமாக, வேமோவின் தன்னியக்க ஓட்டுநர் அமைப்பு, நிஜ-உலக ஓட்டுநர் நிலைமைகளில் அதன் முடிவெடுக்கும் திறன்களை மேம்படுத்த RL-ஐப் பயன்படுத்துகிறது.

ஆழமான கற்றல்

ஆழமான கற்றல், இயந்திர கற்றலின் ஒரு துணைக்குழு, தரவுகளிலிருந்து சிக்கலான வடிவங்களைக் கற்றுக்கொள்ள பல அடுக்குகளைக் கொண்ட செயற்கை நரம்பியல் நெட்வொர்க்குகளைப் பயன்படுத்துகிறது. பாதை திட்டமிடலில், ஆழமான கற்றல் போன்ற பணிகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படலாம்:

• சூழல் உணர்தல்: சூழலின் வரைபடத்தை உருவாக்க சென்சார் தரவை பகுப்பாய்வு செய்தல்.
• தடை கண்டறிதல்: சூழலில் உள்ள தடைகளைக் கண்டறிந்து வகைப்படுத்துதல்.
• பாதை கணிப்பு: நகரும் பொருட்களின் எதிர்காலப் பாதைகளைக் கணித்தல்.
• முழுமையான பாதை திட்டமிடல்: சென்சார் தரவை நேரடியாக கட்டுப்பாட்டுக் கட்டளைகளுக்கு வரைபடமாக்குதல்.

இது எப்படி வேலை செய்கிறது:

1. ஒரு நரம்பியல் நெட்வொர்க் பெரிய அளவிலான சென்சார் தரவு மற்றும் அதனுடன் தொடர்புடைய செயல்களின் தரவுத்தொகுப்பில் பயிற்சி அளிக்கப்படுகிறது.
2. நெட்வொர்க் சென்சார் தரவிலிருந்து தொடர்புடைய அம்சங்களைப் பிரித்தெடுத்து அவற்றை பொருத்தமான கட்டுப்பாட்டுக் கட்டளைகளுக்கு வரைபடமாக்க கற்றுக்கொள்கிறது.
3. பயிற்சி பெற்ற நெட்வொர்க் பின்னர் நிகழ்நேரத்தில் ரோபோவைக் கட்டுப்படுத்தப் பயன்படுத்தப்படலாம்.

நன்மைகள்: சிக்கலான மற்றும் நேரியல் அல்லாத உறவுகளைக் கற்றுக்கொள்ள முடியும். சத்தம் மற்றும் நிச்சயமற்ற தன்மைக்கு வலுவானது. காணப்படாத சூழல்களுக்கு நன்றாகப் பொதுமைப்படுத்த முடியும்.

தீமைகள்: ஒரு பெரிய அளவு பயிற்சி தரவு தேவைப்படுகிறது. பயிற்சி மற்றும் வரிசைப்படுத்துவதற்கு கணக்கீட்டு ரீதியாக செலவாகும். நெட்வொர்க்கின் முடிவெடுக்கும் செயல்முறையை விளக்குவது கடினம்.

உதாரணம்: ஒரு கேமராவிலிருந்து படங்களைச் செயலாக்கவும் தடைகளைக் கண்டறியவும் கன்வல்யூஷனல் நியூரல் நெட்வொர்க்குகளை (CNNs) பயன்படுத்துதல். பாதசாரிகளின் எதிர்காலப் பாதைகளைக் கணிக்க ரெக்கரண்ட் நியூரல் நெட்வொர்க்குகளை (RNNs) பயிற்றுவித்தல். டெஸ்லா போன்ற நிறுவனங்கள் தங்கள் ஆட்டோபைலட் அமைப்புகளில் ஆழமான கற்றலை விரிவாகப் பயன்படுத்துகின்றன.

பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகளின் உலகளாவிய பயன்பாடுகள்

பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகள் உலகெங்கிலும் உள்ள பல்வேறு தொழில்களில் பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளுக்கு அவசியமானவை:

• தானியங்கி கார்கள்: நகர வீதிகளில் வழிசெலுத்துதல், தடைகளைத் தவிர்ப்பது, மற்றும் இடங்களுக்கு வழிகளைத் திட்டமிடுதல். கூகிள் (வேமோ), டெஸ்லா, மற்றும் பைடு போன்ற நிறுவனங்கள் தன்னாட்சி வாகனங்களுக்கான மேம்பட்ட பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகளை உருவாக்குவதில் பெரிதும் முதலீடு செய்துள்ளன. ஒவ்வொரு பிராந்தியத்தின் ஒழுங்குமுறை சூழல் மற்றும் சாலை உள்கட்டமைப்பைப் பொறுத்து சவால்களும் தீர்வுகளும் பெரும்பாலும் வேறுபடுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, தன்னியக்க ஓட்டுநர் மீதான ஐரோப்பிய ஒன்றியத்தின் விதிமுறைகள் அமெரிக்காவில் உள்ளவற்றிலிருந்து வேறுபடுகின்றன, பாதுகாப்பு மற்றும் இடர் மேலாண்மைக்கு வெவ்வேறு அணுகுமுறைகள் தேவைப்படுகின்றன.
• ரோபாட்டிக்ஸ்: கிடங்குகள், தொழிற்சாலைகள், மருத்துவமனைகள் மற்றும் பிற சூழல்களில் பணிகளைச் செய்தல். அமேசான் ரோபாட்டிக்ஸ் அதன் பூர்த்தி செய்யும் மையங்களில் உலகளவில் ரோபோக்களின் இயக்கத்தை மேம்படுத்த பாதை திட்டமிடலைப் பயன்படுத்துகிறது. இதேபோல், ABB மற்றும் Fanuc போன்ற நிறுவனங்கள் உற்பத்தி பயன்பாடுகளில் ரோபோ கைகளுக்கு பாதை திட்டமிடலைப் பயன்படுத்துகின்றன.
• விண்வெளி: ட்ரோன்கள், விமானங்கள் மற்றும் விண்கலங்களுக்கான விமானப் பாதைகளைத் திட்டமிடுதல். அமேசான் மற்றும் விங் (கூகிளின் ட்ரோன் டெலிவரி சேவை) போன்ற நிறுவனங்கள் தலைமையிலான உலகளாவிய ட்ரோன் டெலிவரி சந்தை, பல்வேறு நகர்ப்புற மற்றும் கிராமப்புற சூழல்களில் பாதுகாப்பான மற்றும் திறமையான விநியோக நடவடிக்கைகளை உறுதிப்படுத்த அதிநவீன பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகளை நம்பியுள்ளது.
• கடல்வழி வழிசெலுத்தல்: தன்னாட்சி கப்பல்கள் மற்றும் நீருக்கடியில் வாகனங்களை வழிநடத்துதல். ஒரு நோர்வே நிறுவனமான கோங்ஸ்பெர்க் மாரிடைம், கப்பல்களுக்கான தன்னாட்சி வழிசெலுத்தல் அமைப்புகளின் முன்னணி வழங்குநராகும். நெரிசலான நீர்வழிகள் மற்றும் சவாலான வானிலை நிலைகளில் பாதுகாப்பான மற்றும் திறமையான வழிசெலுத்தலை உறுதி செய்வதில் பாதை திட்டமிடல் ஒரு முக்கிய பங்கைக் கொண்டுள்ளது.
• தளவாடங்கள் மற்றும் விநியோகச் சங்கிலி: டிரக்குகள் மற்றும் பிற வாகனங்களுக்கான விநியோக வழிகளை மேம்படுத்துதல். UPS மற்றும் FedEx போன்ற நிறுவனங்கள் விநியோக நேரங்களையும் எரிபொருள் நுகர்வையும் குறைக்க பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. சாலை நெட்வொர்க்குகள் மற்றும் போக்குவரத்து முறைகள் போன்ற புவியியல் காரணிகள், இந்த வழிமுறைகளின் வடிவமைப்பை பெரிதும் பாதிக்கின்றன, உலகெங்கிலும் உள்ள வெவ்வேறு பிராந்தியங்களுக்கு ஏற்ப மாற்றுவது தேவைப்படுகிறது.
• சுகாதாரம்: குறைந்தபட்ச ஆக்கிரமிப்பு நடைமுறைகளுடன் அறுவை சிகிச்சை நிபுணர்களுக்கு உதவுதல். இன்டியூட்டிவ் சர்ஜிக்கலின் டா வின்சி அறுவை சிகிச்சை அமைப்பு, சிக்கலான அறுவை சிகிச்சைகளின் போது ரோபோ கைகளை துல்லியமாக வழிநடத்த பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகளைப் பயன்படுத்துகிறது.

பாதை திட்டமிடலின் எதிர்காலம்

பாதை திட்டமிடல் துறை, தன்னாட்சி அமைப்புகளுக்கான அதிகரித்து வரும் தேவை மற்றும் AI மற்றும் ML இல் ஏற்பட்டுள்ள முன்னேற்றங்களால் தொடர்ந்து உருவாகி வருகிறது. பாதை திட்டமிடலின் எதிர்காலத்தை வடிவமைக்கும் சில முக்கிய போக்குகள் பின்வருமாறு:

• AI உடன் ஒருங்கிணைப்பு: பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகளின் வலிமை, தகவமைப்பு மற்றும் செயல்திறனை மேம்படுத்த AI மற்றும் ML நுட்பங்களின் மேலும் ஒருங்கிணைப்பு.
• மாறும் சூழல்களில் நிகழ் நேர திட்டமிடல்: மாறும் நிலைமைகளுக்கு விரைவாக பதிலளித்து நிகழ்நேரத்தில் பாதைகளை மறு திட்டமிடக்கூடிய வழிமுறைகளின் வளர்ச்சி.
• மனித-ரோபோ ஒத்துழைப்பு: மனிதர்களுடன் பாதுகாப்பாகவும் திறமையாகவும் வேலை செய்ய ரோபோக்களை செயல்படுத்தும் பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகளை வடிவமைத்தல்.
• விளக்கக்கூடிய AI (XAI): தங்கள் முடிவெடுக்கும் செயல்முறையை விளக்கக்கூடிய AI-இயக்க பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகளை உருவாக்குதல், இதன் மூலம் நம்பிக்கை மற்றும் வெளிப்படைத்தன்மையை அதிகரித்தல்.
• விளிம்பு கணினி (Edge Computing): தாமதத்தைக் குறைக்கவும், பதிலளிக்கும் தன்மையை மேம்படுத்தவும் விளிம்பு சாதனங்களில் (எ.கா., ரோபோக்கள், ட்ரோன்கள்) பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகளை வரிசைப்படுத்துதல்.
• தரப்படுத்தல் மற்றும் ஒழுங்குமுறை: பாதுகாப்பு மற்றும் இயங்குதன்மையை உறுதிப்படுத்த தன்னாட்சி அமைப்புகளுக்கான தரநிலைகள் மற்றும் விதிமுறைகளை நிறுவுதல்.

முடிவுரை

பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகள் தன்னியக்க வழிசெலுத்தலின் அடித்தளமாகும், இது இயந்திரங்களை சிக்கலான சூழல்களில் புத்திசாலித்தனமாகவும் பாதுகாப்பாகவும் நகர்த்த உதவுகிறது. A* மற்றும் டிஜ்க்ஸ்ட்ரா வழிமுறை போன்ற பாரம்பரிய முறைகள் முதல் வலுவூட்டல் கற்றல் மற்றும் ஆழமான கற்றலைப் பயன்படுத்தும் நவீன AI-இயக்க அணுகுமுறைகள் வரை, இந்தத் துறை பரந்த அளவிலான சவால்களைச் சமாளிக்க பல்வேறு கருவிகள் மற்றும் நுட்பங்களை வழங்குகிறது. உலகெங்கிலும் உள்ள தொழில்களில் தன்னாட்சி அமைப்புகள் பெருகிய முறையில் பரவலாகி வருவதால், பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகளின் வளர்ச்சி மற்றும் செம்மைப்படுத்தல் ஆராய்ச்சி மற்றும் கண்டுபிடிப்புகளின் ஒரு முக்கியமான பகுதியாகத் தொடரும்.

வெவ்வேறு பாதை திட்டமிடல் வழிமுறைகளின் கோட்பாடுகள், பலங்கள் மற்றும் பலவீனங்களைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலமும், ஒவ்வொரு பயன்பாட்டின் குறிப்பிட்ட தேவைகளைக் கருத்தில் கொள்வதன் மூலமும், பொறியாளர்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் தன்னியக்க வழிசெலுத்தலின் முழு திறனையும் திறந்து, அனைவருக்கும் பாதுகாப்பான, திறமையான மற்றும் அதிக உற்பத்தித்திறன் கொண்ட எதிர்காலத்தை உருவாக்க முடியும்.