Как учёные учат дроны летать роем, наблюдая за птицами и пчёлами

Лаборатория Swarming Lab — это не просто полигон для полётов. «Наша задача — сделать так, чтобы роботы не просто знали о соседях, а совместно решали сложные проблемы», — поясняет Гвидо де Кроон, возглавляющий лабораторию.

Первый практический кейс — «вынюхивание» утечек. Рой лёгких дронов (каждый весом с куриное яйцо) оснастят газовыми сенсорами. Они будут патрулировать территорию завода автономно. Как только один уловит «запах», он начнёт движение к источнику и позовёт остальных. Вместе они смогут точно локализовать проблему. Похожим образом, считает Де Кроон, рои смогут искать очаги лесных пожаров или пропавших людей на огромных территориях.

Уроки природы: птицы, пчёлы, муравьи

Где искать вдохновение для алгоритмов роя? Конечно, в природе. Учёные внимательно изучают поведение стай птиц, пчелиных ульев и муравейников. «Отдельная особь может быть не слишком умна, но вместе они достигают невероятного», — отмечает Де Кроон. Именно этот коллективный разум они хотят воссоздать.

Наблюдения показывают, что птицы в стае следуют простейшим правилам: следи за ближайшим соседом, не сталкивайся, но и не отставай. Из таких примитивных инструкций рождаются сложные и красивые формации, полезные для аэродинамики и защиты. Учёныетакже стремятся сформулировать набор таких же элегантных и эффективных правил для своих дронов.

Почему это так сложно?

Но скопировать природу нелегко. «Рой — это сложная система, — признаёт Де Кроон. — Поведение одного робота по простым правилам предсказать можно. А как поведёт себя целая стая? Это уже головоломка».

Есть и технические барьеры. Миниатюрные размеры ограничивают место для датчиков и вычислительной мощности. Сейчас дроны в лаборатории используют внешние камеры для ориентации в пространстве и относительно друг друга. Но уже есть разработки, позволяющие машинам «чувствовать» соседей самостоятельно, без подсказок извне.

Сейчас в исследованиях задействовано около 40 маленьких дронов. Партнёр проекта, компания Emergent, ставит амбициозную цель: поднять в воздух рой из сотни автономных аппаратов в течение пяти лет. Сможем ли мы когда-нибудь достичь того уровня слаженности, которым обладают пчёлы? «Было бы прекрасно хотя бы приблизиться к их поразительному коллективному интеллекту», — размышляет Де Кроон. А вы как думаете, у роботов получится?