Mi lenne, ha a drónoknak nem lenne szükségük GPS-re ahhoz, hogy visszataláljanak a kiindulási pontjukra? Erre a kérdésre keresték a választ a hollandiai Delfti Műszaki Egyetem kutatói, akik a természet egyik legjobb navigátorát, a méhet vették mintául. Az eredmény egy rendkívül takarékos rendszer lett, amely mindössze 42 kilobájt memóriával képes hazavezetni egy drónt.
A méhek elképesztő navigációs képessége
A méhek nap mint nap akár három kilométerre is eltávolodnak kaptáruktól nektárgyűjtés közben, majd gond nélkül visszatalálnak. Ha ezt emberi léptékben néznénk, olyan lenne, mintha valaki több száz kilométert utazna térkép, GPS vagy iránytű nélkül, mégis pontosan hazatalálna.
Mindezt egy olyan aggyal teszik, amely kisebb egy szezámmagnál.
A kutatók szerint éppen ez a hihetetlen hatékonyság adhat új irányt az autonóm robotok fejlesztésének.
Megszületett a Bee-Nav
A kutatócsoport által kifejlesztett Bee-Nav nevű rendszer a méhek tájékozódási módszerét utánozza. A drón indulás előtt egy rövid "tanulórepülést" hajt végre a kiindulási pont körül, miközben panorámaképeket készít a környezetéről.
Ezután egy rendkívül kisméretű neurális hálózat elemzi a látottakat, és ezek alapján képes megbecsülni, milyen irányban és milyen távolságra található az "otthona".
A rendszer működéséhez nincs szükség GPS-re, részletes térképre vagy nagy teljesítményű fedélzeti számítógépre.
Hogyan tájékozódnak a méhek?
A méhek egyik legfontosabb trükkje az úgynevezett odometria, vagyis a megtett út folyamatos becslése.
Repülés közben folyamatosan figyelik saját mozgásukat, így nagyjából tudják, milyen messzire és milyen irányba jutottak el. Ez azonban önmagában nem tökéletes, hiszen az apró hibák idővel összeadódnak.
Éppen ezért a méhek indulás előtt gondosan megfigyelik a kaptár környezetét, és eltárolják a jellegzetes tájékozódási pontokat. Hazafelé ezt a "vizuális térképet" használják a pontos visszatéréshez.
A Bee-Nav pontosan ezt a módszert másolja le.
Meglepően kevés memória is elég
A kutatás egyik legérdekesebb eredménye, hogy a rendszer elképesztően kis számítási kapacitással működik.
Egy beltéri teszt során már egy 3,4 kilobájtos neurális hálózat is elegendő volt a sikeres hazatéréshez.
A nagyobb kültéri kísérletekben a drón több mint 600 métert repült, majd önállóan visszatért kiindulási pontjára úgy, hogy a teljes mesterséges intelligencia-modell mindössze 42 kilobájt memóriát foglalt – nagyjából egyetlen WhatsApp-matrica méretének megfelelő helyet.
A szél még mindig komoly kihívás
A kültéri tesztek során azonban kiderült, hogy az időjárás jelentősen befolyásolja a rendszer teljesítményét.
Erős szélben a drón megdől, emiatt a kamerája más szögből látja a környezetet, ami megnehezíti a korábban eltárolt képek felismerését. Ilyenkor a sikeres hazatérések aránya körülbelül 70 százalékra csökkent.
A kutatók szerint a következő fejlesztési lépés éppen ennek a problémának a kiküszöbölése lesz.
Rengeteg területen hasznos lehet
A Bee-Nav nem csupán tudományos érdekesség.
Az új technológia lehetővé teheti, hogy apró, könnyű és olcsó drónok önállóan dolgozzanak olyan helyeken, ahol a GPS nem használható vagy nem megbízható.
Ilyen lehet például:
- üvegházak és mezőgazdasági területek ellenőrzése,
- raktárak automatizálása,
- ipari létesítmények vizsgálata,
- környezetvédelmi monitoring,
- valamint a jövő intelligens drónrajainak működtetése.
A természet ismét leckét adott a mérnököknek
A kutatás azt is bizonyítja, hogy a természetben gyakran már léteznek azok a megoldások, amelyeket a mérnökök csak most kezdenek felfedezni.
A méhek apró agya olyan hatékony navigációs rendszert használ, amely még ma is komoly kihívást jelent a modern robotika számára. A Bee-Nav pedig jó példa arra, hogy a biomimetika – vagyis a természet megoldásainak lemásolása – hogyan alakíthatja a jövő autonóm drónjait.
Forrás: Delfti Műszaki Egyetem
Borító: Pixabay
