The question of how "smart" active agents, like insects, microorganisms, or future colloidal robots need to steer to optimally reach or discover a target, such as an odor source, food, or a cancer cell in a complex environment has recently attracted great interest. Here, we provide an overview of recent developments, regarding such optimal navigation problems, from the micro- to the macroscale, and give a perspective by discussing some of the challenges which are ahead of us. Besides exemplifying an elementary approach to optimal navigation problems, the article focuses on works utilizing machine learning-based methods. Such learning-based approaches can uncover highly efficient navigation strategies even for problems that involve e.g. chaotic, high-dimensional, or unknown environments and are hardly solvable based on conventional analytical or simulation methods.


翻译:关于“智能”活性物剂,如昆虫、微生物或未来的冷冻机器人,如何需要引导以最佳方式达到或发现一个目标,例如一种气味来源、食物或复杂环境中的癌症细胞,这个问题最近引起了极大的兴趣。在这里,我们概述了从微观到宏观范围这些最佳导航问题的最新发展情况,并通过讨论我们面前的一些挑战而给出了视角。除了举例说明对最佳导航问题采取基本做法外,文章还侧重于利用机器学习方法的工程。这种基于学习的方法可以发现高效的导航战略,即使是涉及混乱、高维度或未知环境的问题,而且根据传统的分析或模拟方法也几乎无法溶解。</s>

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