Ultralehké drony s AI a sonarem létají jako netopýři: Klíč k záchraně životů v nebezpečném terénu

Malé drony, které se pohybují pomocí sonaru a umělé inteligence (AI) podobně jako netopýři, představují významný pokrok v navigaci v náročných prostředích. Tento výzkum ukazuje, že je možné přenést schopnost echolokace na vzdušné roboty, a to i přes silný hluk z vrtulí. Nový systém, posílený stíněním proti hluku a strojovým učením, slibuje novou třídu malých a levných robotů schopných operovat tam, kde současné systémy selhávají.

Tyto drony jsou mimořádně užitečné pro pátrací a záchranné operace, zejména ve stísněných, dynamických a nebezpečných prostředích. Často se nasazují v podmínkách s velmi špatnou viditelností, jako jsou lesní požáry, zřícené budovy, jeskyně nebo prašné venkovní prostory. V takových scénářích se tradiční senzory, jako jsou kamery a lidar, stávají nespolehlivými. Netopýři se nespoléhají pouze na zrak, ale využívají echolokaci k vnímání světa. Ultrazvukové snímání nezávisí na světelných podmínkách a funguje v kouři, prachu i ve tmě.

Výzkum otevírá cestu k vysoce funkčním, autonomním a miniaturním vzdušným robotům pro kritické humanitární aplikace, včetně pátrání a záchrany, boje proti pytláctví a průzkumu jeskyní. Navigace pomocí sonaru a AI by mohla vést k bezpečnějším, rychlejším a nákladově efektivnějším robotům pro časově citlivé operace, kde je omezený přístup pro člověka nebo větší vrtulníky. Jde o krok k možnosti nasazení rojů vzdušných robotů, podobně jako skupiny netopýrů, k prozkoumávání nebezpečných prostředí a hledání přeživších.

Průlomy v matematickém modelování, návrhu neuronových sítí a charakterizaci senzorů umožní i další nízkoenergetické aplikace pro tyto drony, například monitorování životního prostředí. Ve srovnání se současnými řešeními může tato práce snížit spotřebu energie tisíckrát, hmotnost desetkrát a náklady stokrát. Většina současných systémů vzdušné navigace se spoléhá na kamery, hloubkové senzory nebo lidar, které se zhoršují při nízké viditelnosti. Radar sice v těchto podmínkách funguje, ale je pro malé drony příliš energeticky náročný. Předchozí práce zkoumaly ultrazvukové snímání hlavně u pozemních robotů, ale jeho aplikace na vzdušné roboty byla obtížná kvůli hluku z vrtulí a slabým signálům.