Европейские учёные добились от небольших беспилотников-роботов согласованного и аккуратного передвижения в небе, почти что крыло к крылу, словно в настоящей птичьей стае.

Летающие роботы, резвящиеся в воздухе близ Женевского озера, — это результат трудов лаборатории интеллектуальных систем (Laboratory of Intelligence Systems) технологического института в Лозанне. Разработанная в ней программа-автопилот отталкивается от компьютерного алгоритма движения стаи, придуманного ещё в 1986 году американским учёным Крейгом Рейнольдсом (Craig Reynolds).

Рис. 1. Проект финансируют швейцарские военные (иллюстрация EPFL).

Главный принцип этого алгоритма: каждый робот чувствует поведение соседей, но не следит за перемещением всей стаи (роя и так далее). При быстром реагировании каждого аппарата на смещение товарищей вся группа машин приобретает ту удивительную гармонию полёта, что удивляет нас в стаях птиц.

«Для формирования стаи необходимы три вещи. Вам нужно двигаться с той же скоростью и в том же направлении, что и ваши соседи, вам необходимо избегать соударений с ними, но вы должны оставаться рядом», — объясняет один из разработчиков новой системы Сабина Хоэрт (Sabine Hauert).

Рис. 2. Использованные для эксперимента беспилотники построены швейцарской компанией senseFly (фотографии EPFL).

Все эти функции швейцарцы реализовали при помощи ряда сенсоров (гироскоп, пара датчиков давления) и радиосвязи между роботами, а к оригинальным алгоритмам Рейнольдса добавили ещё функцию миграции, чтобы стая могла целенаправленно перемещаться в заданном направлении.

В нынешней работе главной заботой учёных было достижение баланса между низким весом и простотой роботов (а также их низкой ценой) и достаточной для функционирования стаи дальностью и быстротой связи между двумя соседними машинами, дабы они не теряли контакт при резких манёврах. Как сообщает Wired, в результате швейцарцы остановились на простом канале Wi-Fi.

Рис. 3. Схема робота. Весит аппарат 420 граммов, а размах его крыльев составляет 80 сантиметров. На одной зарядке аккумулятора миниатюрный самолётик летает 30 минут (иллюстрация EPFL).

Более 200 полевых испытаний прошли без сбоев. При этом число беспилотников, летающих стаей, постепенно наращивали с пары до 10 штук.

И это рекорд по числу одновременно летавших на открытом воздухе «стайных» роботов, утверждают швейцарцы.

Нынешний успех должен помочь продвижению проекта SMAVNET (Swarming Micro Air Vehicle Network), частью которого и является эксперимент со стаей. Его цель — построение сети миниатюрных летающих и «роящихся» роботов, которые могли бы использоваться не столько как разведчики (что не исключается), сколько в роли узлов коммуникационной сети для спасателей, работающих в зоне стихийных бедствий.

Заметим, научить крошечные самолётики откликаться на движение соседей было куда сложнее, чем в случае стаи роботов на земле. Нынешний опыт специалистов из Лозанны можно сравнить, пожалуй, только с достижением другой швейцарской научной группы — из Цюриха.

Вот только в той симпатичной работе искусственный интеллект располагался вовне «летунов» (на стационарных компьютерах), и управлял роботами по радио.

В теперешнем же эксперименте каждый беспилотник был оснащён собственным «мозгом», словно настоящая птица.

Рис. 4. Оператор на земле задаёт лишь общее направление стаи, в то время как общающиеся между собой машины сами калибруют систему, сами формируют стаю, набирают высоту или заходят на посадку (фотографии EPFL).

На полёт группы швейцарских роботов вы можете полюбоваться в ролике ниже. Добавим только, что Сабина и её коллеги намерены развивать проект, например, добавить роботам «глаза», чтобы вся стая могла облетать препятствия. Кроме того, число роботов в стае должно быть доведено до 100.