Cercetători ai Universității din București au introdus noțiunea de „organisme virtuale adaptative”, obținând un model compozițional pentru a conecta sistemele hardware și software complexe

Cercetători ai Universității din București au introdus noțiunea de „organisme virtuale adaptative”, obținând un model compozițional pentru a conecta sistemele hardware și software complexe


Relația dintre o structură și funcția pe care o îndeplinește a fost și va rămâne un subiect de interes în numeroase domenii, inclusiv în informatică (hardware vs. software), biologie (organ vs. funcționalitate), psihologie (corp vs. minte) și arhitectură (design vs. funcționalitate). Astfel, cercetătorii de la Universitatea din București au investigat relația dintre hardware și software în informatică, cu precădere în contextul roboticii, inteligenței artificiale, hardware-ului pentru inteligența artificială, sistemelor auto-adaptative, modelelor pentru Internet of Things (IoT), sistemelor Cyber-Fizice (CPS) și a altor tehnologii recente.
Modelul dezvoltat recent de cercetătorii de la Universitatea din București, Ciprian Păduraru și Gheorghe Ștefănescu, din cadrul Departamentului de Informatică, Facultatea de Matematică și Informatică, introduce  noțiunea de „organism virtual” (OV) care se află undeva între agenții hardware ușor reconfigurabili și agenții software abstracți, inteligenți și adaptativi.
Contribuția principală a celor doi cercetători este introducerea conceptului de „organism virtual adaptativ”, cu o structură care reflectă capacitățile hardware și execută funcții de nivel inferior, implementând astfel cerințele software. Practic, modelul permite conectarea structurii unui sistem cu partea sa funcțională, creând cadrul necesar dezvoltării unor soluții atât pentru cei care doresc interconectarea agenților hardware/fizici (de exemplu, roboți care lucrează împreună pentru a crea o punte), cât și a celor software (de exemplu, conectarea unor elemente de software în cloud). Modelul dezvoltat este unul compozițional în spațiu (permite organismelor virtuale să se agrege în organisme mai mari) și în timp (permite organismelor virtuale să obțină funcționalități compuse).
De asemenea, cercetătorii au ilustrat, în cadrul studiului, conceptul de „organism virtual” utilizând  trei organisme virtuale, cu grade sporite de complexitate: un colector de tip arbore, o celulă cu ramificații pentru alimentare și un grup de celule de alimentare conectate. Totodată, aceștia au testat beneficiile reconfigurărilor, prin implementarea un simulator pentru organismele de colectare tip arbore. Rezultatele obținute au arătat faptul că, în mediile dinamice, structurile reconfigurabile sunt mai potrivite decât structurile fixe.
În derularea studiului, cercetătorii au arătat cum se poate folosi Agapia (un limbaj de programare interactiv, paralel, dezvoltat în studiile anterioare, în care fluxul de date și cel de control pot fi combinate liber) pentru a obține implementări rapide pentru simularea obiectelor virtuale. Mai multe informații despre limbajul de programare Agapia pot fi consultate aici.
Studiul realizat de cercetătorii Ciprian Păduraru și Gheorghe Ștefănescu a fost pre-publicat în arXiv și poate fi accesat aici. Studiul a atras atenția specialiștilor din domeniu, iar revista Tech Xplore – Technology and Engineering News a realizat un articol de promovare a ideilor și rezultatelor obținute. Astfel, descoperirile cercetătorilor de la Universitatea din București ocupă primul loc în topul Secțiunii de Software și, la publicare, a fost inclus în Top news of the 5th week – Science News, Physics, Technology News.
Mai multe despre obiectele virtuale adaptative și despre studiu ne vor vorbi în continuare cercetătorii Ciprian Păduraru și Gheorghe Ștefănescu.
Reporter: Ne puteți explica ce sunt aceste obiecte virtuale și ce beneficii ne aduc / ne pot aduce ele?
Gheorghe Ștefănescu: Organismele virtuale pot fi gândite ca niște programe distribuite, de tip dataflow, reconfigurabile, în care structura 2D a nodurilor de calcul este controlată de limbaje regulate 2D. Prin reconfigurare, sistemul trece dintr-o configurație în altă configurație a aceluiași limbaj. Două beneficii pe care le pot aduce „organismele virtuale” sunt: decuplarea funcționalității de optimizare (programatorul specifică funcționalitatea de bază, urmând ca mecanismele de reconfigurare să producă programe eficiente pentru acele funcționalități) și creșterea inter-operativității între sisteme hardware distribuite și sisteme software distribuite.
R: Cum ne va afecta introducerea acestor noi metode, a organismelor virtuale adaptative, în tehnologiile pe care le folosim zilnic (programe, aplicații pentru smartphone etc.)? Ar putea să ne modifice obiceiurile zilnice?
Ciprian Păduraru: În viitor, aplicarea conceptelor de „organisme virtuale” ar putea produce o conectivitate superioară între aplicațiile de tip client și cele ce folosesc microservicii distribuite în cloud. Spre exemplu, ar putea conecta automat conținutul recomandat de streamingul video de pe telefon către resurse pe care user-ul le poate accesa mai ușor în funcție de locație / recomandare.
R: Petrecem din ce în ce mai mult timp utilizând tehnologii performante, majoritatea bazate pe inteligența artificială. Credeți că inteligența artificială ne poate face viața mai ușoară sau mai dificilă?
C.P.: Inteligența artificială ne poate face viața mai ușoară în general, pentru că ne va ajuta să luăm decizii mai informate, bazate pe experiențe anterioare adunate în timp, nu impulsiv. Vom beneficia de aceste avantaje în foarte multe domenii de activitate, incluzând aici medicina, siguranța traficului sau optimizarea timpului propriu.
R: Puteți face o analogie cu un alt domeniu sau puteți da un exemplu pentru nespecialiști care să explice cum funcționează modelul dezvoltat în cadrul studiului și organismele virtuale adaptative?
G.Ș.: Pe partea de hardware, dacă este să găsim o analogie din lumea fizică, cel mai bun exemplu ar fi creierul, în care reconfigurarea neuronilor asigură formarea de noi conexiuni, ceea ce dă plasticitate creierului. Organismele virtuale pot captura aceste structuri, dar și structuri superioare de specificare a proceselor cognitive, psihice. Maparea organismelor virtuale de nivel superior pe cele de nivel inferior poate fi analoagă cu mecanismele complicate și puțin cunoscute, prin care concepte cognitive superioare se pot corela cu activitatea creierului.

Acest site folosește cookie-uri pentru o mai bună experiență de vizitare. Prin continuarea navigării, ești de acord cu modul de utilizare a acestor informații.