Исследователи Калифорнийского университета создали дрон, похожий на мотылька, который парит без искусственного интеллекта и GPS Исследователи из Университета Цинциннати разработали дрон с машущими крыльями, напоминающий мотылька, который автономно перемещается с помощью простых датчиков освещенности и алгоритмов обратной связи, не требуя при этом искусственного интеллекта, GPS или сложных вычислительных мощностей. Этот прорыв может произвести революцию в конструкции миниатюрных дронов для целей скрытого наблюдения. Вместо того, чтобы полагаться на тяжелые процессоры и передовые системы искусственного интеллекта, дрон имитирует полет парящих насекомых, используя мозг размером с пылинку. Flapper drone at UC [get-save.com].mp4 Экстремальный контроль заменяет искусственный интеллект Доцент Самех Эйса и докторант Ахмед Элгохари предположили, что парящие насекомые используют эквивалент систем обратной связи, ищущих экстремум. Их исследование, опубликованное в журнале Physical Review E, демонстрирует, как эти системы обеспечивают навигацию дронов в реальном времени посредством постоянной корректировки управляющих входных сигналов, таких как частота взмахов крыльев. «Наше моделирование показывает, что управление, направленное на поиск экстремума, может естественным образом воспроизвести стабильное поведение зависания, наблюдаемое у насекомых, — без искусственного интеллекта или сложных моделей», — сказал Элгохари, ведущий автор исследования. «Это простой принцип обратной связи, не требующий моделей и работающий в режиме реального времени, который может объяснить, как эти маленькие существа достигают такой ловкости с очень ограниченными умственными способностями». Дрон одновременно измеряет свои характеристики — например, находит источник света — чтобы корректировать свой курс в постоянной обратной связи. Этот подход обеспечивает удивительно последовательный и стабильный полет без вычислительных затрат традиционных автономных систем. Четырехкрылая конструкция имитирует движения нескольких насекомых Дрон имеет четыре крыла, сделанных из проволоки и ткани, которые машут независимо друг от друга, контролируя крен, тангаж и рысканье. Крылья движутся так быстро – 12 раз в секунду – что для невооруженного глаза они кажутся размытыми, как крылья колибри. Тестирование доказало устойчивость этого подхода. Дрон успешно повторял уникальные движения бабочек, шмелей, стрекоз, журчалок, журавлей и колибри. Намеренное колебание служит важной цели. Эти возмущения обеспечивают обратную связь, необходимую системе для оценки изменений характеристик и постоянной коррекции курса для оптимального полета. «Полет мотылька выглядит просто », — сказал Эйса. «Причина, по которой мы используем методы поиска экстремума, заключается в том, что они кажутся биологически правдоподобными». Парящие насекомые, такие как моль-колибри, любящая нектар, совершают уникальные движения крыльями в форме восьмерки, которые создают подъемную силу как при движении вниз, так и вверх. Гибкие крылья деформируются при каждом взмахе крыла, чтобы максимизировать подъемную силу и маневренность. Скрытое наблюдение в размере насекомого Исследование сосредоточено на дронах с машущими крыльями из-за их высокой эффективности полета, которую можно уменьшить для целей скрытого наблюдения. "Причина, по которой мы заинтересованы, — это размер. Это более оптимальная конструкция. Этим маленьким роботам придется летать, как мотыльку", — объяснил Эйса. Аспирант Рохан Паланикумар продемонстрировал дрон с помощью пульта дистанционного управления в летной лаборатории Эйсы, которая окружена мягкой сеткой для защиты дронов и людей от падений. Ручное управление оказалось гораздо сложнее и менее надежным, чем собственная система поиска экстремума дрона. После активации дрон поднялся в воздух и завис на месте, хотя и с рассчитанным раскачиванием, которое фактически улучшает его характеристики. Значение за пределами технологии дронов Исследование имеет значение не только для автономных летательных аппаратов. Это может объяснить, как крошечные насекомые управляют своим чудесным высшим пилотажем с мозгом размером с пылинку. "Это может многое изменить в биофизике. Если парящие насекомые, такие как мотыльки, используют эквивалент нашей обратной связи, стремящейся к экстремуму, то, вероятно, это развилось и у других существ", - сказал Эйса. Лаборатория моделирования, динамики и управления Eisa исследует инженерные решения, вдохновленные животными, в нескольких проектах. Ранее он исследовал дроны, которые могли бы использовать динамическое парение для эффективного преодоления огромных расстояний, подобно альбатросам. Эта работа недавно получила грант DARPA в размере 700 000 долларов.