[發(fā)明專利]用于借助于數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行的機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)的微對(duì)象密度分布控制的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111535924.8
• 申請(qǐng)日: 2021-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114637196A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: I·馬泰;J·德克利爾;C·索馬里基斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 帕洛阿爾托研究中心公司
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04;G06N20/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 呂傳奇

1.一種用于借助于數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行的微對(duì)象密度分布控制的系統(tǒng)，包括：

一個(gè)或多個(gè)處理器，所述一個(gè)或多個(gè)處理器被配置為執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，所述處理器被配置為：

獲得用于定位多個(gè)微對(duì)象的系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，所述系統(tǒng)包括多個(gè)可編程電極，所述電極被配置為在由所述電極中的一個(gè)或多個(gè)電極生成一個(gè)或多個(gè)電勢(shì)后在所述微對(duì)象接近所述電極時(shí)誘導(dǎo)所述微對(duì)象的移動(dòng)；

基于所述系統(tǒng)的所述參數(shù)限定描述由于基于電容的相互作用而引起的微對(duì)象密度隨時(shí)間推移的變化的模型；

使用至少一個(gè)傳感器來(lái)估計(jì)所述微對(duì)象的密度分布；

接收所述微對(duì)象的目標(biāo)密度分布；

執(zhí)行模型預(yù)測(cè)控制(MPC)優(yōu)化以基于所述密度模型來(lái)導(dǎo)出所述電極電勢(shì)的序列，所述電極電勢(shì)的所述序列將由所述電極中的至少一些電極生成以用于移動(dòng)所述微對(duì)象中的至少一些微對(duì)象，從而最小化所估計(jì)的密度分布與所述目標(biāo)密度分布之間的誤差；

致動(dòng)所述電極中的至少一些電極以生成所述電極電勢(shì)的所述序列。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括：

基于所述參數(shù)來(lái)限定用于移動(dòng)所述微對(duì)象中的一個(gè)微對(duì)象的模型的離散表示；

將移動(dòng)模型的所述離散表示變換成連續(xù)表示；以及

將平均場(chǎng)近似應(yīng)用于所述模型的所述連續(xù)表示以獲得所述密度模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括：

執(zhí)行所述電極與所述微對(duì)象中的一個(gè)微對(duì)象之間的所述電容的多個(gè)模擬；以及

限定包括在所述移動(dòng)模型中的函數(shù)，并且將所述微對(duì)象與所述電極中的每個(gè)電極之間的所述電容描述為所述微對(duì)象與所述電極之間的距離的函數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述移動(dòng)模型描述在一維和兩維中的至少一者中的所述移動(dòng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中使用Kullback-Leibler散度來(lái)表達(dá)所估計(jì)的密度分布與所述目標(biāo)密度分布之間的所述誤差。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中執(zhí)行所述MPC優(yōu)化包括執(zhí)行自動(dòng)微分以計(jì)算多個(gè)梯度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中執(zhí)行所述MPC優(yōu)化包括使用高斯-埃爾米特求積來(lái)評(píng)估至少一個(gè)期望。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理器包括一個(gè)或多個(gè)圖形處理單元(GPU)和一個(gè)或多個(gè)張力處理單元(TPU)中的至少一者。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述處理器中的兩個(gè)或更多個(gè)處理器并行工作以執(zhí)行所述MPC優(yōu)化。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電極由光電晶體管控制，所述一個(gè)或多個(gè)處理器被進(jìn)一步配置為：

將所述序列中的所述電極電勢(shì)映射到多個(gè)圖像；

控制視頻投影儀以將所述圖像投影到所述光電晶體管，其中所述光電晶體管控制所述電極以基于所投影的圖像來(lái)生成所述電極電勢(shì)的所述序列。