由于它可能对粮食安全,可持续性,资源利用效率,化学处理的降低以及人类努力和产量的优化,因此,自主机器人在农业中的应用正在越来越受欢迎。有了这一愿景,蓬勃发展的研究项目旨在开发一种适应性的机器人解决方案,用于精确耕作,该解决方案结合了小型自动无人驾驶飞机(UAV)(UAV)的空中调查能力以及由多功能无人驾驶的无人接地车(UGV)执行的针对性干预措施。本文概述了该项目中获得的科学和技术进步和结果。我们引入了多光谱感知算法以及空中和地面系统,用于监测农作物密度,杂草压力,作物氮营养状况,并准确地对杂草进行分类和定位。然后,我们介绍了针对我们在农业环境中机器人身份量身定制的导航和映射系统,以及用于协作映射的模块。我们最终介绍了我们在不同的现场条件和不同农作物中实施和测试的地面干预硬件,软件解决方案以及接口。我们描述了一个真正的用例,在该案例中,无人机与UGV合作以监视该领域并进行选择性喷涂而无需人工干预。
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We consider the algorithmic problem of finding the optimal weights and biases for a two-layer fully connected neural network to fit a given set of data points. This problem is known as empirical risk minimization in the machine learning community. We show that the problem is $\exists\mathbb{R}$-complete. This complexity class can be defined as the set of algorithmic problems that are polynomial-time equivalent to finding real roots of a polynomial with integer coefficients. Furthermore, we show that arbitrary algebraic numbers are required as weights to be able to train some instances to optimality, even if all data points are rational. Our results hold even if the following restrictions are all added simultaneously. $\bullet$ There are exactly two output neurons. $\bullet$ There are exactly two input neurons. $\bullet$ The data has only 13 different labels. $\bullet$ The number of hidden neurons is a constant fraction of the number of data points. $\bullet$ The target training error is zero. $\bullet$ The ReLU activation function is used. This shows that even very simple networks are difficult to train. The result explains why typical methods for $\mathsf{NP}$-complete problems, like mixed-integer programming or SAT-solving, cannot train neural networks to global optimality, unless $\mathsf{NP}=\exists\mathbb{R}$. We strengthen a recent result by Abrahamsen, Kleist and Miltzow [NeurIPS 2021].
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连续约束满意度问题(CCSP)是一个约束满意度问题(CSP),其间隔域$ u \ subset \ mathbb {r} $。我们进行了一项系统的研究,以对CCSP进行分类,这些CCSP已完成现实的存在理论,即ER完整。为了定义该类别,我们首先考虑ETR问题,该问题也代表了真实的存在理论。在此问题的情况下,我们给出了$ \ compant x_1,\ ldots,x_n \ in \ mathbb {r}的某个句子:\ phi(x_1,\ ldots,x_n)$,其中$ \ phi $ is由符号$ \ {0、1, +,\ cdot,\ geq,>,\ wedge,\ vee,\ neg \} $组成的符号符号的公式正确。 。现在,ER是所有问题的家族,这些家族允许多项式时间降低到ETR。众所周知,np $ \ subseteq $ er $ \ subseteq $ pspace。我们将注意力限制在CCSP上,并具有附加限制($ x + y = z $)和其他一些轻度的技术状况。以前,已经显示出乘法约束($ x \ cdot y = z $),平方约束($ x^2 = y $)或反转约束($ x \ cdot y = 1 $)足以建立ER-完整性。如下所示,我们以最大的平等约束来扩展这一点。我们表明,CCSP(具有附加限制和其他轻度技术状况)具有任何一个表现良好的弯曲平等约束($ f(x,y)= 0 $)的CCSP是ER的曲线限制($ F(x,y)= 0 $)。我们将结果进一步扩展到不平等约束。我们表明,任何行为良好的凸出弯曲且行为良好的凹陷弯曲的不平等约束($ f(x,y)\ geq 0 $ and $ g(x,x,y)\ geq 0 $)暗示着班级的ER完整性这种CCSP。
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鉴于神经网络,训练数据和阈值,已知它是NP-HARD,用于找到神经网络的权重,使得总误差低于阈值。我们精确地确定了这种基本问题的算法复杂性,通过表示它是$ \存在\ mathbb r $ -complete。这意味着问题是等同的,达到多项式时间减少,以决定多项式方程和具有整数系数的不等式和真实未知的不平等是否具有解决方案。如果广泛预期,$ \存在\ MathBB r $严格大于NP,我们的工作意味着培训神经网络的问题甚至不是在NP中。通常使用反向化的一些变异培训神经网络。本文的结果提供了一种解释,为什么常用的技术常用于NP完全问题的大实例似乎不用于此任务。这种技术的示例是SAT求解器,IP求解器,本地搜索,动态编程,命名几个一般的。
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