Obrona doktoratu o sztucznej inteligencji i konfliktach
W dniu 17 kwietnia na Wydziale Cybernetyki Wojskowej Akademii Technicznej odbyła się publiczna obrona rozprawy doktorskiej mgr. inż. Roberta Jarosza. Tematem pracy było „Modelowanie sytuacji konfliktowych w grach z niepełną informacją z wykorzystaniem uczenia przez wzmacnianie”.
Rozprawa została obroniona w dziedzinie nauk inżynieryjno-technicznych, w dyscyplinie informatyka techniczna i telekomunikacja. Opiekunem naukowym był prof. dr hab. inż. Andrzej Ameljańczyk, natomiast funkcję recenzentów pełnili dr. hab. inż. Jerzy Balicki, prof. PW, dr. hab. inż. Tomasz Praczyk, prof. AMW oraz dr hab. inż. Maciej Walkowiak, prof. PBŚ.
Modelowanie konfliktów w warunkach niepewności
Przedmiotem rozprawy był jeden z najbardziej aktualnych problemów współczesnej nauki, czyli modelowanie sytuacji konfliktowych w warunkach niepełnej informacji. Autor analizuje przypadki, w których uczestnicy podejmują decyzje bez pełnej wiedzy o działaniach przeciwnika, a dostępne informacje mogą być niepełne, opóźnione lub obarczone błędami. W pracy wykorzystano narzędzia teorii gier oraz uczenia przez wzmacnianie, które umożliwiają modelowanie procesów decyzyjnych w dynamicznie zmieniającym się środowisku. Podejście to odchodzi od klasycznego poszukiwania rozwiązania gry na rzecz symulowania rzeczywistych zachowań agentów działających w warunkach niepewności. Jak zauważył profesor Balicki:
"Autor słusznie podkreśla, że wiele sytuacji konfliktowych nie można rozwiązać za pomocą optymalizacji statycznej, gdyż w tradycyjnych modelach gier często zakłada się idealną racjonalność graczy i znaną strukturę gry. Prowadzi to zazwyczaj do poszukiwania równowagi w sensie Nasha lub rozważania gier Bayesowskich. Doktorant zatem prawidłowo zastosował uczenie przez wzmacnianie, co pozwala agentom uczyć się w trakcie trwania konfliktu, uwzględnia adaptację, a także modeluje decyzje w warunkach niepewności. To jest znaczący krok w ewolucji od „rozwiązania gry” do symulowania zachowań."
Autorskie rozwiązanie – biblioteka „Amfiteatr”
Jednym z najważniejszych osiągnięć pracy było opracowanie autorskiej biblioteki programistycznej „Amfiteatr”, stworzonej w języku Rust. Jej celem jest umożliwienie budowy wydajnych i bezpiecznych modeli sytuacji konfliktowych oraz gier strategicznych. Zaproponowana architektura opiera się na komunikacji między agentami decyzyjnymi a centralną logiką modelu poprzez dedykowany protokół. Rozwiązanie to pozwala na realizację obliczeń w sposób współbieżny oraz na przenoszenie części operacji na zdalne maszyny, co zwiększa skalowalność i odporność systemu na błędy programistyczne. Jak napisał prof. Tomasz Praczyk:
"Celem głównym pracy było przedstawienie koncepcji biblioteki programistycznej w języku Rust przeznaczonej do konstrukcji wydajnych i odpornych na błędy programistyczne modeli konfliktów oraz gier ogółem. Zaproponowana struktura realizowała koncepcję komunikacji między agentami decyzyjnymi i centralną logiką modelu poprzez dedykowany abstrakcyjny protokół. Podejście to miało na celu umożliwienie realizacji części obliczeń współbieżnie oraz przeniesienie obliczeń agentów na zdalne maszyny. Przedstawiono porównanie wydajności oraz opisano różnice w interfejsie programistycznym między proponowaną biblioteką a istniejącymi dotychczas rozwiązaniami."
Wyniki badań i weryfikacja hipotezy
Autor przeprowadził szczegółowe porównania wydajności zaproponowanego rozwiązania z istniejącymi narzędziami, takimi jak Gymnasium czy PettingZoo. Wyniki analiz wskazują, że dla modeli o małej i średniej złożoności biblioteka „Amfiteatr” osiąga wyższą wydajność, natomiast w przypadku bardziej złożonych problemów pojawiają się ograniczenia wydajnościowe. Jak napisał profesor Walkowiak:
"Właściwa badawcza część pracy dotyczy porównawczego zestawienia operacyjnych cech omawianej biblioteki. Chciałbym też mocno podkreślić, że bardzo dobrze oceniam fakt opublikowania danych mniej korzystnych dla autora. Przecież tak łatwo mógł pominąć kłopotliwe długie czasy realizacji dla dużych zagadnień. Z całą pewnością nie widzę krótkiej ścieżki do szybkiego i pełnego zastosowania wyników badań. Doktorant zdaje sobie z tego sprawę, pisze wszak o perspektywie dalszego rozwoju biblioteki i badania teorii szeroko pojętych konfliktów."
Jednocześnie przeprowadzone testy poprawności działania potwierdziły zdolność systemu do realistycznego odwzorowywania zachowań agentów. W efekcie postawiona hipoteza badawcza, zakładająca możliwość zwiększenia wydajności i poziomu zaufania do implementacji modeli, została potwierdzona w określonych warunkach.
Znaczenie pracy dla rozwoju sztucznej inteligencji
Rozprawa Roberta Jarosza wpisuje się w dynamicznie rozwijający się obszar badań nad sztuczną inteligencją zdolną do działania w warunkach niepewności. Zaproponowane podejście umożliwia nie tylko analizę konfliktów, lecz także symulowanie ich przebiegu oraz badanie zachowań uczestników w zmieniających się warunkach. Może to znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach, takich jak cyberbezpieczeństwo, systemy autonomiczne, analiza rynków czy procesy negocjacyjne.
Pozytywny finał obrony
Na podstawie przedstawionych wyników oraz opinii recenzentów rozprawa została oceniona pozytywnie i spełniła wszystkie wymagania stawiane pracom doktorskim. Mgr inż. Robert Jarosz wykazał się wysokim poziomem wiedzy, umiejętnością samodzielnego prowadzenia badań oraz zdolnością do rozwiązywania złożonych problemów naukowych. Obrona zakończyła się sukcesem, stanowiąc ważny krok w jego dalszej karierze naukowej.
Opracowała: Magdalena Moszczyńska
Grafika: WCY
Źródła: Rozprawa doktorska R. Jarosz, recenzje rozprawy doktorskiej R. Jarosza