Флореано, Дарио

Флореано получил степень бакалавра в Триестском университете по специальности «визуальная психофизика» в 1988 году. В 1989 году он присоединился к Итальянскому национальному исследовательскому совету в Риме в качестве научного сотрудника. В 1992 году он получил степень магистра компьютерных наук со специализацией в области нейронных вычислений в Университете Стерлинга. В 1995 году он получил степень доктора философии в области искусственного интеллекта и робототехники в Триестском университете. После работы в качестве главного научного сотрудника в Cognitive Technology Laboratory Ltd, он присоединился к EPFL в 1996 году в качестве руководителя группы на факультете компьютерных наук. В 2000 году Флореано был назначен доцентом, затем в 2005 году — адъюнкт-профессором, а в 2010 году — полным профессором интеллектуальных систем в Инженерной школе EPFL. Он был директором-основателем Швейцарского национального центра компетенций в области робототехники, который работал в течение 12 лет, с 2010 по 2022 год. Флореано был назван «влиятельным лицом в области ИИ в Швейцарии» в 2021 году^[2]. С 2022 года Флореано является членом Европейского центра живых технологий (ECLT), а с 2023 года — членом Института инженеров электротехники и электроники (IEEE)^[3][4]. В настоящее время он также является членом консультативного совета Института машинного обучения ELLIS в Тюбингене и Института интеллектуальных систем Макса Планка^[5].

Флореано интересуется принципами проектирования биологически вдохновлённых интеллектуальных систем с акцентом на взаимодействие между искусственным интеллектом, воплощением и окружающей средой^[2]. За последние 20 лет он приложил значительные усилия для понимания и проектирования небольших летательных аппаратов с биологически вдохновлённым восприятием, морфологией и поведением, которые могут управляться новыми способами людьми и вокруг них^[6].

Одним из ключевых направлений исследований, изучаемых в лаборатории Флореано, является область восприятия и проектирования дронов, с несколькими вкладами в проектирование и автономное управление воздушными роями. В более ранней работе Флореано продемонстрировал первую в мире команду из 10 дронов с неподвижным крылом, способных к скоординированному полёту на открытом воздухе с помощью новых алгоритмов управления, которые опирались только на локальную радиосвязь между соседними дронами: алгоритм, основанный на исследовании муравьиной колонии, и алгоритм, основанный на эволюционных алгоритмах. Затем он использовал 10 дронов с неподвижным крылом для изучения алгоритмов стаи Рейнольдса и показал, что манёвренность транспортного средства и дальность связи между дронами значительно влияют на сплочённость роя. Дарио Флореано также предложил новые методы механического проектирования и управления для исследования зданий роями дронов: эти дроны были разработаны для посадки на потолки в целях экономии энергии, а также для обнаружения и связи с другими дронами^[7]. Эти алгоритмы и дроны, также известные как eyebots, были успешно продемонстрированы в синергетической работе с роем наземных роботов (footbots) и манипулирующих роботов (handbots) в миссии, направленной на поиск и извлечение книги, лежащей на полке в комнате. Флореано и его команда позже также изучили роение на основе звука и показали, что квадрокоптер, оснащённый микрофонной решёткой, может определять дальность и пеленг другого излучающего высокочастотные щебеты. В самой последней работе Флореано разработал метод для воздушных роев на основе зрения, с помощью которого дроны используют бортовые камеры для обнаружения друг друга и автономной координации собственного движения с помощью алгоритмов роя, показывая, что дроны могут безопасно перемещаться на открытом воздухе, несмотря на значительные фоновые помехи и сложные условия освещения. В то же время команда Флореано смогла продемонстрировать автономное роение в загромождённых средах с помощью модельного прогнозирующего управления^[8], где их подход улучшил скорость, порядок и безопасность роя, независимо от планировки среды, при этом масштабируясь по скорости роя и расстоянию между агентами.

Параллельно с проектированием и автономным управлением воздушными роями Дарио Флореано изучает интерфейсы тело-машина для более интуитивного и захватывающего телеробототехнического управления дронами. Его команда разработала новый метод BoMI для автоматического сопоставления спонтанных жестов человека, направленных на взаимодействие с роботизированными устройствами. Флореано также разработал мягкий экзоскелет под названием FlyJacket, соединённый с очками виртуальной реальности и умными перчатками, чтобы позволить неспециалистам естественным образом управлять дроном в поисково-спасательных миссиях. Решение Флореано FlyJacket было протестировано почти 500 людьми на публичных демонстрациях в Лозанне, Цюрихе, Лондоне и Бостоне. Совсем недавно Флореано и его команда показали, что тактильная обратная связь эффективна для улучшения BoMI с дроном. Его команда также разработала носимые муфты на тканевой основе для обучения людей более сложным задачам телеуправления дронами. Этот метод использовал тактильную обратную связь для ограничения движения локтя и информирования пользователей об их ошибках, позволяя им сознательно учиться предотвращать возникновение ошибок. Кроме того, Флореано заинтересован в изучении эффективности различных точек зрения в роботизированном телеуправлении с помощью дисплеев виртуальной реальности и разработал метод машинного обучения для извлечения BoMI для управления дроном, который показал предварительные результаты по обучению использованию жестов рук для управления роем от третьего лица.

Текущая работа в LIS также исследует дроны, вдохновлённые птицами, которые могут изменять поверхности крыльев и хвоста, складывая перья и изменяя углы стреловидности, чтобы улучшить лётные возможности. Исследования показали, что стратегия морфинга крыла и хвоста и их синергия повышают манёвренность, стабильность и энергоэффективность полёта. Другие системы, вдохновлённые птицами, разрабатываемые Дарио Флореано и его командой, включают механизмы для посадки и наземного передвижения.

Ещё одно направление исследований в лаборатории Флореано было сосредоточено на мягких и самоорганизующихся роботах. Флореано изучал проектирование и производство многоклеточных мягких роботов и разрабатывал новые функциональные материалы для этих приложений^[9]. Его команда также изучает различные аспекты тенсегрити роботизированных систем, что включает модульное проектирование, разработку технологий производства и исследование функциональных материалов. Среди других примеров Флореано и его команда работают над новыми конструкциями мягких тенсегрити-роботов, которые могут катиться и прыгать, обещая потенциальные применения в смягчении последствий стихийных бедствий или исследовании космоса. Другие конструкции включали биомиметического тенсегрити-робота, похожего на рыбу, с потенциалом в подводных исследованиях, инспекциях и спасательных операциях. Совсем недавно Флореано заинтересовался возможностями переменной жёсткости тенсегрити-систем, которые будут включать новые технологии, основанные на умных материалах и сложных технологиях производства. Например, он разработал кабели переменной жёсткости на основе умных материалов из легкоплавких сплавов (LMPA), которые можно переключать между жёстким и мягким состояниями тенсегрити-модулей. Его команда также предложила конструкцию соединений с шаровым шарниром двойной жёсткости, которые могут переключаться между жёстким и податливым соединением, которые использовались для проектирования структуры позвоночника на основе тенсегрити^[10]. Ещё один недавний пример включает стержневые элементы двойной жёсткости, которые могут быть интегрированы в конструкцию роботизированных шарниров для марсоходов и дронов для повышения их устойчивости к ударам и столкновениям. В смежном направлении исследований Флореано рассматривает коэволюцию морфологии тенсегрити-роботов, где он изучает влияние формы и жёсткости тенсегрити-модулей на эволюцию тела и мозга тенсегрити-роботов. Флореано и его команда показали, как можно получить различные стратегии морфологии, управления и передвижения на основе изменения жёсткости тенсегрити-модулей.

Дарио Флореано опубликовал сотни рецензируемых статей, десятки патентов, а также пять книг по нейронным сетям, эволюционной робототехнике, биоинспирированному искусственному интеллекту, биоинспирированным летающим роботам и, совсем недавно, о том, «Как интеллектуальные машины сформируют наше будущее»^[11]. В 2017 году Флореано был представлен в журнале The Economist на центральной странице как пионер в области эволюционной робототехники и воздушной робототехники^[12]. Он был соучредителем и членом совета директоров Международного общества искусственной жизни, членом Совета управляющих Международного общества нейронных сетей, членом Консультативного совета отдела будущих и новых технологий Европейской комиссии, а также членом-основателем и заместителем председателя Совета по общей повестке дня по робототехнике Всемирного экономического форума^[13].

• Floreano Dario, Nosengo Nicola. Tales from a Robotic World. How Intelligent Machines Will Shape Our Future. — MIT Press, 2022. — ISBN 978-0-262-04744-9.
• Paolillo Antonio, Colella Fabrizio, Nosengo Nicola, Schiano Fabrizio, Stewart William John, Zambrano Davide, Chappuis Isabelle, Lalive Rafael, Floreano Dario. How to compete with robots by assessing job automation risks and resilient alternatives // Science Robotics. — 2022. — Т. 7, № 65. — doi:10.1126/scirobotics.abg5561. — PMID 35417202.
• Soria Enrica, Schiano Fabrizio, Floreano Dario. Predictive control of aerial swarms in cluttered environments // Nature Machine Intelligence. — 2021. — Т. 3, № 6. — С. 545–554. — doi:10.1038/s42256-021-00341-y.
• Ajanic Enrico, Feroskhan Mir, Mintchev Stefano, Noca Flavio, Floreano Dario. Bioinspired wing and tail morphing extends drone flight capabilities // Science Robotics. — 2020. — Т. 5, № 47. — doi:10.1126/scirobotics.abc2897. — PMID 33115883.
• Cacucciolo Vito, Shintake Jun, Kuwajima Yu, Maeda Shingo, Floreano Dario, Shea Herbert. Stretchable pumps for soft machines // Nature. — 2019. — Т. 572, № 7770. — С. 516–519. — doi:10.1038/s41586-019-1479-6. — Bibcode: 2019Natur.572..516C. — PMID 31413364.
• Floreano Dario, Wood Robert J. Science, technology and the future of small autonomous drones // Nature. — 2015. — Т. 521, № 7553. — С. 460–466. — doi:10.1038/nature14542. — Bibcode: 2015Natur.521..460F. — PMID 26017445.
• Floreano Dario, Mattiussi Claudio. Bio-Inspired Artificial Intelligence: Theories, Methods, and Technologies. — MIT Press, 2008. — ISBN 978-0-262-30391-0.
• Nolfi Stefano, Floreano Dario. Evolutionary Robotics: The Biology, Intelligence, and Technology of Self-Organizing Machines. — MIT Press, 2000. — ISBN 978-0-262-64056-5.
• Floreano D., Mondada F. Evolution of homing navigation in a real mobile robot // IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics - Part B: Cybernetics. — 1996. — Т. 26, № 3. — С. 396–407. — doi:10.1109/3477.499791. — Bibcode: 1996ITSMB..26..396F. — PMID 18263042.