Drony se učí od včel: Nová AI navigace s 42 KB paměti nepotřebuje GPS a šetří baterii

Mezinárodní tým vědců vyvinul inovativní navigační strategii pro drony nazvanou „Bee-Nav“, která je inspirována návratovým chováním včel medonosných.

Mezinárodní tým vědců vyvinul inovativní navigační strategii pro drony nazvanou „Bee-Nav“, která je inspirována návratovým chováním včel medonosných. Tento systém umožňuje malým a lehkým robotům navigovat na dlouhé vzdálenosti a vracet se domů bez potřeby těžkého, energeticky náročného hardwaru nebo GPS.

Klíčem k úspěchu je neuronová síť o pouhých 42 kilobajtech, která umožňuje miniaturním dronům najít cestu zpět. Vývoj, na kterém se podíleli robotici z Technologické univerzity v Delftu a biologové z Wageningenské univerzity (obě v Nizozemsku) a Univerzity Carla von Ossietzkého v Oldenburgu (Německo), otevírá cestu k lehčím a bezpečnějším rojům dronů pro citlivé aplikace, jako je monitorování skleníků a průmyslové inspekce.

Budoucí autonomní roboti čelí výzvě v navigaci, která obvykle vyžaduje vytváření detailních map, což spotřebovává nadměrný výpočetní výkon a energii baterie. Vědci se proto inspirovali včelami, které se orientují kombinací odometrie (sledování vzdálenosti a směru pomocí vizuálních pohybových podnětů) a vizuální paměti svého domovského úlu. Odometrie poskytuje hrubý odhad polohy, který se však časem stává méně přesným kvůli odchylce, a proto je pro přesný návrat domů nutné používat vizuální orientační body. Překlenutí mezery mezi těmito dvěma biologickými metodami nabízí cestu k vytvoření lehkých, energeticky účinných robotů, které se dokážou navigovat bez GPS.

Strategie Bee-Nav je založena na takzvaných „učících letech“. Stejně jako včely prozkoumávají bezprostřední okolí svého úlu, než se vydají dál, mohou roboti pořizovat snímky svého domovského prostředí a budovat si základní vizuální paměť. Tato počáteční orientace jim pomáhá rozpoznat své okolí z jakéhokoli směru a zajišťuje, že se roboti dokážou vrátit i po dlouhých letech.

„Fascinovalo nás, že včely medonosné dokážou letět daleko od domova po klikatých cestách, a přesto se vrátit téměř přímo zpět,“ uvedl Guido de Croon, profesor bio-inspirované AI pro drony na Technologické univerzitě v Delftu. „Biologové ukázali, že včely se na zpáteční cestě spoléhají na odometrii a vizuální paměť využívají více, jakmile se přiblíží domovu. Ale co přesně a jak se učí pro svou vizuální paměť, stále není plně pochopeno. To byla mezera, kterou jsme potřebovali překlenout, abychom vytvořili praktickou navigační strategii pro roboty.“

Vědci úspěšně otestovali strategii Bee-Nav od malých vnitřních testů až po rozsáhlá venkovní prostředí, včetně 600metrového venkovního letu poháněného miniaturní neuronovou sítí o velikosti 42 kilobajtů. Systém dosáhl stoprocentní úspěšnosti ve velkých vnitřních hangárech, ale výkon klesl na 70 % ve větrných venkovních podmínkách. Tento pokles byl primárně způsoben větrem, který nutil dron naklánět se, což zkreslovalo panoramatické snímky, na které se AI spoléhá při navigaci – tato oblast je předmětem budoucího technického zdokonalení.