A rovarok tájékozódási mechanizmusaival radikálisan csökkenthető a robotok számítási igénye. Az új stratégia révén a legkisebb, legkönnyebb drón is képes hazatérni.
Az ipartól a mezőgazdaságon át az egészségügyig forradalmi változásokat ígérő dróntechnológia hatékony működése eddig komoly akadályokba ütközött. Bár a sci-fiket idéző gépek már képesek csomagokat kézbesíteni, vagy raktárakat, üzemeket, üvegházakat ellenőrizni, a biztonságos navigációhoz hatalmas számítási kapacitást és memóriát igényelnek. Éppen emiatt ezek az eszközök egyelőre túl nehezek, drágák és energiaigényesek. A holland Delfti Műszaki Egyetem kutatói ezekre a problémákra kerestek megoldást, és a méhek viselkedését tanulmányozva kifejlesztettek egy olyan technológiát, amely alapjaiban változtathatja meg a robotika és a dróntechnológia fejlesztési irányát.
A Nature-ben publikált tanulmányuk a „Bee-Nav” névre keresztelt stratégiát írja le – ez lehetővé teszi, hogy a parányi robotok mindössze 42 kilobájtnyi neurális memória használatával tegyenek meg nagy távolságokat, aztán sikeresen hazatérjenek. Egy ekkora kapacitás elenyésző a hagyományos, részletes térképeket használó rendszerekhez képest.
A méhek így segítettek a dróntechnológia megalkotásában
A kutatócsoport, amely robotikai szakemberekből és biológusokból állt, abból indult ki, hogy a méhek az apró agyuk ellenére rendkívül hatékonyan tájékozódnak. A rovarok az odometria, azaz a vizuális mozgásjelek alapján becsülik meg a haladási irányukat és a megtett távolságot, amit vizuális memóriával egészítenek ki.
A stratégia lényege a méhek első útjait utánozza: a robot egy rövid tanulórepülést végez a bázis közelében, panorámaképeket gyűjtve a környezetről.
„Lenyűgözött minket a tény, hogy a méhek kanyargós utakon repülve messzire jutnak, visszafelé viszont szinte egyenes vonalban térnek haza” – nyilatkozta Guido de De Croon professzor. A szakértő hozzátette: bár a biológusok már ismerték az odometria szerepét, meg kellett oldani a vizuális memória pontos működését és a két rendszer kombinálását, hogy azok végül gyakorlati navigációs stratégiát alkossanak.
A tesztek során a robot egy apró, mindössze 3,4 kilobájtos neurális hálózattal értelmezte a képeket. Mivel az odometria idővel pontatlanná válik, a vizuális memória korrigálja az irányt. „Akárcsak a rovarok, a robot sem tudja mindig pontosan, hogy hol van az otthona” – magyarázta Dequan Ou, a tanulmány vezető szerzője. A kísérletek igazolták, hogy a neurális hálózat akkor is képes hazavezetni az eszközt, ha a bázis nem látható, vagy ha a távolságbecslés kezdetben pontatlan.
Kültéri próbatétel és gyakorlati haszon
A laboratóriumi sikerek után a kutatók kültéren is próbára tették a rendszert. A valkenburgi kutatóterepen a drón több mint 600 métert repült, és a 42 kilobájtos hálózattal minden esetben visszatalált a kiindulópontjára. A szeles körülmények ugyanakkor nehézséget okoztak: a gép dőlése miatt a sikerarány 70 százalékra csökkent.
„A kísérletek biztatóak, de arra is rávilágítottak, hogy a jelenlegi rendszerünket valós körülmények között ellenállóbbá kell tennünk” – jelentette ki Ou.
A fejlesztés legfontosabb célterülete egyébként az üvegházi gazdálkodás lehet. A könnyű, pillangószerű drónok folyamatosan figyelemmel kísérhetnék a növények állapotát, észlelhetnék a betegségeket vagy kártevőket – mindezt anélkül, hogy veszélyt jelentenének a közelben dolgozó emberekre. A Bee-Nav nemcsak a robotika előtt nyithat új utat, hanem segíthet megérteni azt is, miként alakítja a vizuális tanulás a repülő rovarok hazavezető útját.
Címlapkép: Delfti Műszaki Egyetem - Micro Aerial Vehicles Lab
Nukleáris hatósági találkozót tartottak Csehországban, amelynek fókuszban az új atomerőművi blokkok, a kis moduláris reaktorok, valamint a hosszú távú üzemeltetés volt.