Skip to ContentSkip to Navigation
Over ons Faculty of Science and Engineering Promoties

Hydrodynamic imaging with artificial intelligence

Detecting submerged objects at a distance using a 2D-sensitive flow sensor array and neural networks
Promotie:dr. B.J. (Ben) Wolf
Wanneer:13 maart 2020
Aanvang:16:15
Promotor:prof. dr. L.R.B. (Lambert) Schomaker
Copromotor:dr. S.M. (Sietse) van Netten
Waar:Academiegebouw RUG
Faculteit:Science and Engineering
Hydrodynamic imaging with artificial intelligence

Zijlijnorgaan van vissen inspiratie voor nieuwe sensoren

Ben Wolf beschrijft in zijn proefschrift onderzoek naar de informatie die een bewegend object achterlaat in de stroming van het water, én naar hoe deze informatie gebruikt kan worden om eigenschappen van dat object te bepalen met behulp van kunstmatige intelligentie. Dit laatste proces wordt in het proefschrift omschreven als hydrodynamische perceptie.

Hydrodynamische perceptie is gebaseerd op een uniek zintuigorgaan van vissen: het zijlijnorgaan. Hiermee kunnen zij hun vloeistofomgeving meten en interpreteren. Het wordt gebruikt voor het detecteren van voedsel en obstakels, en is ook belangrijk voor bijvoorbeeld gedrag in scholen.

Met het zijlijnorgaan als inspiratiebron heeft Wolf een nieuw type stromingssensor ontwikkeld, die de vloeistofstroming voor het eerst in twee richtingen kan meten. Dit lijkt een voordeel te zijn voor hydrodynamische perceptietaken, zoals het bepalen van de locatie en vorm van een nabij bewegend object.

Sensor-arrays van verschillende lengte zijn door Wolf gebruikt om de hydrodynamische omgeving te bemeten, van enkele centimeters tot enkele meters. De resultaten tonen aan dat het meetprincipe flink kan worden opgeschaald ten opzichte van de biologische afmetingen.

Deze metingen zijn verwerkt met verschillende types kunstmatige neurale netwerken en ‘deep learning’. Via een aantal simulaties en experimenten laat Wolf zien dat deze neurale netwerken in staat zijn om de locatie, bewegingsrichting, of vorm goed te kunnen voorspellen aan de hand van de stromingsdata.

Ben Wolf voerde zijn promotieonderzoek uit bij de afdeling Kunstmatige Intelligentie van het Bernoulli Instituut, met financiering via het EU Horizon 2020 programma (Lakhsmi. grant no 635568).