Các nhà nghiên cứu từ Nhật Bản áp dụng cách tiếp cận dựa trên học tập củng cố để nghiên cứu quá trình tỷ lệ kèo nhà cái net chất lỏng trong dòng chảy tầng

tỷ lệ kèo nhà cái net chất lỏng là một phần quan trọng của một số quy trình công nghiệp và phản ứng hóa học Tuy nhiên, quá trình này thường dựa vào các thí nghiệm dựa trên thử và lỗi thay vì tối ưu hóa toán học Mặc dù tỷ lệ kèo nhà cái net hỗn loạn có hiệu quả, nhưng nó không thể luôn luôn được duy trì và có thể làm hỏng các vật liệu liên quan Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu từ Nhật Bản hiện đã đề xuất một cách tiếp cận tối ưu hóa để tỷ lệ kèo nhà cái net chất lỏng cho các dòng chảy trong học tập bằng máy, cũng có thể được mở rộng để tỷ lệ kèo nhà cái net hỗn loạn

tỷ lệ kèo nhà cái net chất lỏng là một thành phần quan trọng trong nhiều quy trình công nghiệp và hóa học Chẳng hạn, sự pha tỷ lệ kèo nhà cái net dược phẩm và phản ứng hóa học có thể yêu cầu tỷ lệ kèo nhà cái net chất lỏng đồng nhất Đạt được sự pha tỷ lệ kèo nhà cái net này nhanh hơn và với ít năng lượng hơn sẽ làm giảm chi phí liên quan rất lớn Tuy nhiên, trong thực tế, hầu hết các quá trình tỷ lệ kèo nhà cái net không được tối ưu hóa về mặt toán học và thay vào đó dựa vào các phương pháp thực nghiệm dựa trên thử nghiệm và lỗi tỷ lệ kèo nhà cái net hỗn loạn, sử dụng nhiễu loạn để tỷ lệ kèo nhà cái net chất lỏng, là một lựa chọn nhưng có vấn đề vì khó duy trì (như trong micro mixers) hoặc làm hỏng các vật liệu được tỷ lệ kèo nhà cái net (như trong bộ lọc sinh học và máy tỷ lệ kèo nhà cái net thực phẩm)

Thay vào đó, sự pha tỷ lệ kèo nhà cái net được tối ưu hóa cho các dòng chảy laminar? Để trả lời câu hỏi này, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Nhật Bản, trong một nghiên cứu mới, đã chuyển sang học máy Trong họNghiên cứu được xuất bản trongBáo cáo khoa học, Nhóm đã dành riêng cho một cách tiếp cận gọi là "Học tập củng cố" (RL), trong đó các tác nhân thông minh thực hiện các hành động trong một môi trường để tối đa hóa phần thưởng tích lũy (trái ngược với phần thưởng tức thời)

"Vì RL tối đa hóa phần thưởng tích lũy, là toàn cầu, nó có thể được dự kiến ​​sẽ phù hợp để giải quyết vấn đề tỷ lệ kèo nhà cái net chất lỏng hiệu quả, đây cũng là vấn đề tối ưu hóa trong thời gian toàn cầu,"Giải thích Phó Giáo sư Masanobu Inubushi, tác giả tương ứng của nghiên cứu"Cá nhân, tôi có một niềm tin rằng điều quan trọng là phải tìm đúng thuật toán cho vấn đề đúng thay vì áp dụng một cách mù quáng một thuật toán học máyCông việc bao gồm các đóng góp từ ông Mikito Konishi, một sinh viên tốt nghiệp và Giáo sư Susumu Goto, cả hai đều từ Đại học Osaka

Tuy nhiên, một rào cản lớn đang chờ nhóm Mặc dù RL phù hợp với các vấn đề tối ưu hóa toàn cầu, nhưng nó không phù hợp đặc biệt đối với các hệ thống liên quan đến không gian trạng thái chiều cao, tức là, các hệ thống yêu cầu một số lượng lớn các biến cho mô tả của chúng Thật không may, tỷ lệ kèo nhà cái net chất lỏng chỉ là một hệ thống như vậy

Để giải quyết vấn đề này, nhóm đã áp dụng một cách tiếp cận được sử dụng trong công thức của một vấn đề tối ưu hóa khác, cho phép họ giảm kích thước không gian trạng thái cho luồng chất lỏng xuống một Nói một cách đơn giản, chuyển động chất lỏng bây giờ có thể được mô tả chỉ bằng một tham số duy nhất!

Thuật toán RL thường được xây dựng theo "Quy trình quyết định của Markov" (MDP), một khung toán học để ra quyết định trong các tình huống mà kết quả là một phần ngẫu nhiên và một phần được kiểm soát bởi người ra quyết định Sử dụng phương pháp này, nhóm cho thấy RL có hiệu quả trong việc tối ưu hóa sự pha tỷ lệ kèo nhà cái net chất lỏng

"Chúng tôi đã thử nghiệm thuật toán dựa trên RL của chúng tôi về vấn đề tỷ lệ kèo nhà cái net chất lỏng hai chiều và thấy rằng thuật toán đã xác định một điều khiển dòng chảy hiệu quả, đỉnh cao trong một sự pha tỷ lệ kèo nhà cái net nhanh theo cấp số nhân mà không có bất kỳ kiến ​​thức nào trước đó,"nói Tiến sĩ Inubushi"Cơ chế bên dưới sự pha tỷ lệ kèo nhà cái net hiệu quả này đã được giải thích bằng cách nhìn vào dòng chảy xung quanh các điểm cố định từ góc độ lý thuyết hệ thống động"

Một lợi thế đáng kể khác của phương pháp RL là việc học chuyển giao hiệu quả (áp dụng kiến ​​thức thu được cho một vấn đề khác nhưng có liên quan) của "máy tỷ lệ kèo nhà cái net" được đào tạo Trong bối cảnh tỷ lệ kèo nhà cái net chất lỏng, điều này ngụ ý rằng một máy tỷ lệ kèo nhà cái net được đào tạo với số lượng Péclet nhất định (tỷ lệ tỷ lệ quảng cáo với tốc độ khác biệt trong quá trình tỷ lệ kèo nhà cái net) có thể được sử dụng để giải quyết vấn đề tỷ lệ kèo nhà cái net ở số Péclet khác Điều này làm giảm đáng kể thời gian và chi phí đào tạo thuật toán RL

Trong khi những kết quả này rất đáng khích lệ, Tiến sĩ Inubishi chỉ ra rằng đây vẫn là bước đầu tiên"Vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết, chẳng hạn như ứng dụng của phương pháp đối với các vấn đề tỷ lệ kèo nhà cái net chất lỏng thực tế hơn và cải thiện các thuật toán RL và phương pháp thực hiện của chúng,"he bình luận

Mặc dù chắc chắn là tỷ lệ kèo nhà cái net chất lỏng hai chiều không phải là đại diện cho các vấn đề tỷ lệ kèo nhà cái net thực tế trong thế giới thực, nghiên cứu này cung cấp một điểm khởi đầu hữu ích Hơn nữa, trong khi nó tập trung vào việc tỷ lệ kèo nhà cái net trong các dòng chảy, phương pháp này được mở rộng để tỷ lệ kèo nhà cái net hỗn loạn Do đó, nó linh hoạt và có tiềm năng cho các ứng dụng chính trong các ngành công nghiệp khác nhau sử dụng tỷ lệ kèo nhà cái net chất lỏng

tham chiếu

Tiêu đề của giấy gốc	:	Tối ưu hóa pha tỷ lệ kèo nhà cái net chất lỏng với học tập củng cố
Tạp chí	:	Báo cáo khoa học
doi	:	101038/s41598-022-18037-7

Về Đại học Khoa học Tokyo

tỷ lệ kèo góc nhà cái Đại(TUS) là một trường đại học nổi tiếng và được kính trọng, và là trường đại học nghiên cứu tư nhân chuyên khoa khoa học lớn nhất ở Nhật Bản, với bốn cơ sở ở trung tâm Tokyo và vùng ngoại ô của nó và ở Hokkaido Được thành lập vào năm 1881, trường đại học đã liên tục đóng góp cho sự phát triển của Nhật Bản trong khoa học thông qua việc khắc sâu tình yêu đối với khoa học trong các nhà nghiên cứu, kỹ thuật viên và nhà giáo dục

Với sứ mệnh "tạo ra khoa học và công nghệ cho sự phát triển hài hòa của thiên nhiên, con người và xã hội", TUS đã thực hiện một loạt các nghiên cứu từ khoa học cơ bản đến khoa học ứng dụng TUS đã chấp nhận một cách tiếp cận đa ngành để nghiên cứu và thực hiện nghiên cứu chuyên sâu trong một số lĩnh vực quan trọng nhất hiện nay TUS là một công đức nơi tốt nhất trong khoa học được công nhận và chăm sóc Đây là trường đại học tư duy nhất ở Nhật Bản đã sản xuất một người chiến thắng giải thưởng Nobel và là trường đại học tư duy nhất ở châu Á sản xuất những người chiến thắng giải thưởng Nobel trong lĩnh vực Khoa học Tự nhiên