Reinforcement learning–based framework for whale rendezvous via autonomous sensing robots

强化学习 会合 机器人 计算机科学 鲸鱼 钢筋 人工智能 人机交互 工程类 心理学 生态学 航空航天工程 社会心理学 航天器 生物
作者
Ninad Jadhav,Sushmita Bhattacharya,Daniel M. Vogt,Yaniv Aluma,Pernille Tønnesen,Akarsh Prabhakara,Swarun Kumar,Shane Gero,Robert J. Wood,Stephanie Gil
出处
期刊:Science robotics [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:9 (95): eadn7299-eadn7299 被引量:4
标识
DOI:10.1126/scirobotics.adn7299
摘要

Rendezvous with sperm whales for biological observations is made challenging by their prolonged dive patterns. Here, we propose an algorithmic framework that codevelops multiagent reinforcement learning–based routing (autonomy module) and synthetic aperture radar–based very high frequency (VHF) signal–based bearing estimation (sensing module) for maximizing rendezvous opportunities of autonomous robots with sperm whales. The sensing module is compatible with low-energy VHF tags commonly used for tracking wildlife. The autonomy module leverages in situ noisy bearing measurements of whale vocalizations, VHF tags, and whale dive behaviors to enable time-critical rendezvous of a robot team with multiple whales in simulation. We conducted experiments at sea in the native habitat of sperm whales using an “engineered whale”—a speedboat equipped with a VHF-emitting tag, emulating five distinct whale tracks, with different whale motions. The sensing module shows a median bearing error of 10.55° to the tag. Using bearing measurements to the engineered whale from an acoustic sensor and our sensing module, our autonomy module gives an aggregate rendezvous success rate of 81.31% for a 500-meter rendezvous distance using three robots in postprocessing. A second class of fielded experiments that used acoustic-only bearing measurements to three untagged sperm whales showed an aggregate rendezvous success rate of 68.68% for a 1000-meter rendezvous distance using two robots in postprocessing. We further validated these algorithms with several ablation studies using a sperm whale visual encounter dataset collected by marine biologists.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
HZH完成签到 ,获得积分10
刚刚
魔幻的纸鹤完成签到,获得积分10
1秒前
a海w发布了新的文献求助10
2秒前
XinyuLu完成签到,获得积分10
2秒前
vv完成签到,获得积分10
4秒前
求带发布了新的文献求助10
6秒前
8秒前
Ru完成签到 ,获得积分10
9秒前
飘逸问萍完成签到 ,获得积分10
9秒前
默默的草丛完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
hs完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
Ava应助娜娜采纳,获得30
12秒前
南枳完成签到 ,获得积分10
12秒前
无昵称完成签到 ,获得积分10
13秒前
koo发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
zZ发布了新的文献求助10
14秒前
skt发布了新的文献求助10
14秒前
聪慧砖头发布了新的文献求助10
14秒前
xxy完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
鲤鱼羊发布了新的文献求助10
18秒前
早睡早起发布了新的文献求助10
20秒前
曹坤发布了新的文献求助30
20秒前
sonjsnd发布了新的文献求助10
20秒前
专注念真完成签到,获得积分20
21秒前
21秒前
Leisure_Lee发布了新的文献求助10
22秒前
华仔应助mingming采纳,获得10
24秒前
24秒前
25秒前
26秒前
幸运嘟嘟完成签到 ,获得积分10
27秒前
忧郁老五完成签到,获得积分10
27秒前
娜娜发布了新的文献求助30
27秒前
NexusExplorer应助zzrr采纳,获得30
27秒前
Leisure_Lee完成签到,获得积分10
27秒前
松松发布了新的文献求助30
28秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Unlocking Chemical Thinking: Reimagining Chemistry Teaching and Learning 555
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
On the Dragon Seas, a sailor's adventures in the far east 500
Yangtze Reminiscences. Some Notes And Recollections Of Service With The China Navigation Company Ltd., 1925-1939 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6356112
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8171084
关于积分的说明 17202900
捐赠科研通 5412128
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2864479
邀请新用户注册赠送积分活动 1842016
关于科研通互助平台的介绍 1690280