| 31 мая 2022 г. — 4:24 утра по тихоокеанскому времени
Исследователи из Caltech разрабатывают дрон с быстро реагирующим искусственным интеллектом (ИИ), который позволит ему адаптироваться в полете к экстремальным ветровым условиям, подобным тем, что наблюдаются при торнадо или ураганах.
Команда инженеров Калифорнийского технологического института в Пасадене построила свой ветроустойчивый дрон вокруг того, что они называют «Neural Fly» — приложения глубокого обучения для быстрой реакции на меняющиеся ветровые условия.
Эта технология работает на основе относительно небольшого объема данных о полетах, ранее собранных в ветреных условиях. Бортовой ИИ работает с этой предварительно запрограммированной информацией и расширяет ее, чтобы реагировать на порывы ветра, с которыми сталкивается его хост-БПЛА. Система пересчитывает дестабилизирующий воздушный поток пять раз в секунду, позволяя аппарату изменять работу двигателей и траекторию полета таким образом, чтобы выдерживать порывы переменной силы и направления.
Потенциальные преимущества этого новшества не ограничиваются только спасателями или наблюдателями экстремальных явлений, таких как торнадо, ураганы или другие штормы. Его также можно интегрировать в многочисленные коммерческие и общественные миссии дронов, а также в летательные аппараты следующего поколения, такие как аэротакси, которые могут столкнуться с неожиданными порывами ветра.
Читайте: Кадры торнадо с дрона из Канзаса показывают невероятные разрушения
Как описано в статье в Science Robotics, программа Caltech поражает не только способностью пятифунтового тестового дрона адаптироваться к меняющимся ветрам со скоростью до 43,6 км/ч и справляться с ними, но и тем, как исследователи поняли, что им понадобится лишь небольшой объем данных для функционирования и самосовершенствования системы.
«Neural-Fly основан на двух ключевых наблюдениях: аэродинамика в различных ветровых условиях имеет общее представление, и ветроспецифическая часть лежит в низкоразмерном пространстве», — говорится в аннотации. «Для этого Neural-Fly использует предложенный алгоритм обучения, метаобучение, инвариантное к доменным различиям (DAIML), чтобы изучить общее представление, используя всего 12 минут полетных данных».
Платформа дрона с ИИ была протестирована в аэродинамической трубе Caltech «Real Weather Wind Tunnel» — специально разработанной установке из более чем 1200 вентиляторов с компьютерным управлением, которые воспроизводят реальные условия — от слабого ветра до штормовых порывов. В ходе этих испытаний система не только позволила БПЛА оставаться в воздухе и оставаться относительно стабильным при меняющихся порывах, но и продолжать выполнять серию восьмерок по траектории без отклонений.
Группа Caltech также выяснила, что данные, собранные одним дроном при воздействии ветра в полете, могут передаваться другим, что открывает потенциал для совместной автономной работы групп аппаратов в непроходимых атмосферах.
Помимо небольших БПЛА, команда также разрабатывает более крупные аппараты с платформой ИИ на борту для возможного использования в качестве автономных воздушных скорых, способных получать доступ — и, при необходимости, эвакуировать — пострадавших в чрезвычайных ситуациях, требующих быстрой транспортировки в больницы.