Швейцарцы научили роботов летать большой стаей

Проект финансируют швейцарские военные (иллюстрация EPFL).

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).

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).

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.

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.

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.



Lockheed Martin продемонстрировала прототип разведчика-семени

23 августа 2011

Британцы напечатали на 3D-принтере летающий самолёт

3 августа 2011

Японцы научили робота использовать знания по ситуации

2 августа 2011

Австралийские роботы сами придумали себе язык

24 мая 2011

Northrop Grumman представила пилотируемый беспилотник

12 мая 2011
  • Максим Селиванов  27 сентября, 18:31
    «В теперешнем же эксперименте каждый беспилотник был оснащён собственным «мозгом», словно настоящая птица.»
    Хе хе, стоит линукс на котором крутится программа. Программа говорит что если близко к соседу — отдались, далеко — приближайся. Мозгом тут не пахнет.
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  27 сентября, 18:53
    Ну мозг в кавычках. Но я думаю, там всё не так примитивно (в алгоритме). Это только при пошаговой перестановке фишек по столу указанное вами правило будет работать. В реальном мире, да в динамике, да при наличии инерционности роботов и порывов ветра и прочего — там система должна быть куда более умной и адаптивной
    ОтветитьНравится
  • Павел Яковлев  28 сентября, 07:05
    А у голубя (например) примерно на этом уровне все и заканчивается. Разве что еще 2 мысли, поесть и посовокупляться.
    ОтветитьНравится
  • Евгений Нигенов  29 сентября, 16:00
    Да что там алгоритм, всего то фильтр Калмана на три вектора + ускорения.
    Калман все и экстраполирует, где будешь ты где будут соседи. Что позволяет избежать столкновения, просчитывая траекторию наперед.
    ОтветитьНравится
  • Евгений Данилов  6 октября, 21:06
    Имеется ввиду что «вычисления» перенесены на робота, в его «мозг». А раньше расчёты делал компутер на земле.
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Степанов  27 сентября, 19:47
    Разработанная в ней программа-автопилот отталкивается от компьютерного алгоритма движения стаи, придуманного ещё в 1986 году американским учёным Крейгом Рейнольдсом (Craig Reynolds).****
    читая это сразу подумал что ро6от следит за 1 или 2 ро6отами и есть главный который управляет..... а что читаю ниже*****
    Главный принцип этого алгоритма: каждый робот чувствует поведение соседей, но не следит за перемещением всей стаи (роя и так далее).***** в о6щем осо6ой сложности не увидел. ничего нового кроме встроенного мозга
    ОтветитьНравится
  • Леонид Попов  27 сентября, 19:51
    Ну мозг — какой-нибудь серийный процессор. Какие тут сложности... Только вот почему-то никто до швейцарцев такой полёт 10 роботов вместе не показал. С чего бы? Наверное не всё так гладко выходит, как кажется по лаконичному описанию проекта.
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Степанов  27 сентября, 20:04
    почему не знаю. ли6о смысла не видели. ли6о просто не додумались) главное я считаю научить ро6ота сохранять положение при ветре или дожде относительно лю6ой точки(например gps координат или лучше типа лампочки) ну только потом эту «лампочку» перенести в ро6ота и все
    ОтветитьНравится
  • Алексей Ромчак  27 сентября, 23:48
    «Только вот почему-то никто до швейцарцев такой полёт 10 роботов вместе не показал. С чего бы?»
    — Может с того, что это швейцарцы, поясню фразой из какого-то фильма точно не помню:
    — …У вас тут нет, какой ни будь гос. программы, вроде: «Мы ищем таланты»? Или у вас только программа «Мы ищем что пожрать»…»
    ОтветитьНравится
  • Александр Амелькин  28 сентября, 09:57
    u3BuHume, a Bom mak nucamb o6я3ame/bHo?
    ОтветитьНравится
  • Максим Резенов  28 сентября, 12:03
    Сложности начинаются при реализации. Многие проекты при описании выглядят просто. А начнешь делать начинаются трудности. Так что я бы не спешил с выводами что все просто. Швейцарцы молодцы.
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Степанов  28 сентября, 12:04
    в смысле?
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Степанов  28 сентября, 14:36
    я лично сложности не увидел. да и в статье нет фразы типа «сложность проекта в том что...» поэтому я и сделал такой вывод
    ОтветитьНравится
  • Ваня Крейцер  28 сентября, 17:43
    Всё просто, когда оно уже сделано.
    ОтветитьНравится
  • Михаил Зиньков  28 сентября, 18:06
    Такие разработки никогда не публикуются ибо имеют военное применение. А полет стаи птиц (волков), насколько я знаком, заложен в советских крылатых ракетах, разработки эдак 70-х годов. Но ессно об этом никто не в курсе — вот и швейцарцы считают, что они первые ... Лет 15 назад мне попадалось на глаза ТЗ с подобными требованиями для БПЛА ...
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Степанов  28 сентября, 18:42
    я в первом посте написал что принцип ра6оты я понял до того как его прочитал. просто доказать уже сложно. но поверьте если 6ы я этим занимался я 6ы сделал примерно так же
    ОтветитьНравится
  • Дмитрий Степанов  28 сентября, 18:50
    согласен. не все нужно опу6ликовывать тем 6олее если речь идет о о6ороне страны
    ОтветитьНравится
  • Евгений Храмцов  27 сентября, 21:55
    финансируется военными. цели понятно. это ПО прекрасно подойдет крылатым ракетам для массовых атак)
    ОтветитьНравится
  • Врэж Багратуни  28 сентября, 02:13
    Именно таким и будут буцдущие войны. Громадный рой агрессивних маленьких комикадзе начинёных сильнейшими взрывчатыми веществами, нападает на всё что движется или пахнет порохом.
    Впрочем, солдаты могут сильно надушится «Шанелю №5» или нашенским недорогим «Тройным одеколоном» и молча застыть, не смея пикнуть. :)
    ОтветитьНравится
  • Александр Амелькин  28 сентября, 10:00
    Хорошее слово «комикадзе», мне понравилось. Этакий грузинский комик... :) А военное применение там, безусловно, главное. И даже без «нюха». Уничтожать роящиеся объекты будет достаточно тяжело.
    ОтветитьНравится
  • Михаил Зиньков  28 сентября, 18:18
    Не поможет «Шанель» ... По фотографии конкретного солдата будут опознавать и ... «демократизировать».
    ОтветитьНравится
  • Врэж Багратуни  28 сентября, 23:35
    А мне понравился термин «демократизировать».
    ОтветитьНравится
  • Александр Гадяев  28 сентября, 02:41
    Летит стая и шумит в вайфае, противник может засечь.
    Интересно, как поведет себя стая в условиях радиопомех.
    А, что будет, если в район этой стаи из 100 аппаратов, навстречу стрельнуть десятком неуправляемых ракет? Глядишь, вся стая и увяжется за за этим десятком, стадный инстинкт сработает. И полетят все домой:-)
    ОтветитьНравится
  • Леонид Желамский  28 сентября, 03:10
    «Шумит в вайфае» — злоумышленник ломает WPA2 ключ, всвязи с чем, «птицы» летят обратно — в гнёзда :)

    А на самом деле GPS, wi-fi — много ума не нужно, что бы сделать такое. Так что в очередной раз можно убедиться, как «зарубежом» бесюццо с жиру :)

    ОтветитьНравится
  • Ваня Крейцер  28 сентября, 17:50
    > Летит стая и шумит в вайфае...
    На данном этапе разработок, ещё даже нисколько не ясно куда применять эту стаю. То есть есть перспективы в различных областях, но на _данном_ этапе разработка практической ценности не несёт. И поэтому тип используемой связи абсолютно не важен. И wifi выбрали, как я предполагаю, лишь как самый простой способ обеспечить связь. Чтобы не возиться с разработкой своего собственного стека протоколов. Чтобы не возиться с установкой видеокамер и анализом визуальной информации. Это всё -- следующий этап деятельности.
    Очень важно получить что-то работающее как можно раньше -- во-первых становятся очевидными ошибки в используемых моделях, во-вторых, когда что-то работает, спонсорам спокойнее.
    ОтветитьНравится
  • Максим Резенов  30 сентября, 10:31
    Почему в WiFi? Для военного применения можно использовать другие способы передачи информации. Например: кодовое разложение спектра CDMA. Такой сигнал и выглядит как шум — найти его не просто, да и раскодировать потом задачка тоже не из легких.
    ОтветитьНравится
  • Александр Гадяев  28 сентября, 04:17
    Это если крылатые ракеты.

    А вот для 3D аэрофотосъемки может оказаться перспективным. Тогда пусть пошумят, зато какой гугль получится!
    А еще видится этакий грузовой караван, скажем в Антарктиду. Один живой пилот (ну два) в качестве вожака, а грузовиков десятки. А может и без вожака.
    Или тот же караван, только для тушения пожаров. Дружно заправились водичкой, дружно слили, главное чтоб дружно не грохнулись.
    Опять же спасательная операция, особенно гидросамолетами, на воде.
    А еще может и на орбите такой стае применение найдется...

    ОтветитьНравится
  • Александр Гадяев  28 сентября, 04:50
    Если сделать эту стаю пореже, можно использовать при поиске потерпевших крушение или тех же обломков «Протона».

    А в воде на таком принципе можно организовать мощнейший мобильный гидроакустический комплекс из роботов-субмарин, который сможет не только надежно закрыть территориальные воды, но и гонять противника по всем морям и океанам.

    ОтветитьНравится
  • Алан Гибизов  28 сентября, 09:26
    >мобильный гидроакустический комплекс из роботов-субмарин

    Слил идею мериканским шпиёнам :(
    А действительно, идея на поверхности. Неужели до сих пор не сделали?

    ОтветитьНравится
  • Евгений Храмцов  28 сентября, 09:31
    Под водой вай-фай плохо берет)
    ОтветитьНравится
  • Александр Амелькин  28 сентября, 10:02
    За то под водой ультразвук хорошо берёт. Физический уровень коммуникации не важен, важны алгоритмы.
    ОтветитьНравится
  • Евгений Храмцов  29 сентября, 15:10
    3км. Это максимум на который Вы сможете передавать данные под водой. Причем со скоростью не выше 56кбит/с.
    ОтветитьНравится
  • Максим Резенов  28 сентября, 12:08
    Почему вы видите только военное применение. По-моему эта стая идеальна для исследования иных планет имеющих атмосферу. Маленькие сравнительно дешевые роботы, смогут исследовать больший участок чем один большой и дорогой.
    ОтветитьНравится
  • Алан Гибизов  28 сентября, 17:23
    Полагаю, весьма мало планет, имеющих ДРУЖЕЛЮБНУЮ атмосферу.

    А стало быть, требуются как минимум прочные роботы. Это увеличение веса. А это — в свою очередь — увеличение мощности двигателей. А это тянет за собой увеличение энергохранилищ. А это все — увеличение габаритов. Что влечет увеличения веса. И по кругу...

    Не получаются маленькие сравнительно дешевые.

    ОтветитьНравится
  • Максим Резенов  30 сентября, 10:44
    Для Марса решение самое подходящее.
    ОтветитьНравится
  • Виктор Меер  28 сентября, 15:23
    концепция стаи роботов зародилась еще в конце пятидесятых-начале шестидесятых при написании одного замечательного произведения под названием «непобедимый» Станиславом Лемом
    ОтветитьНравится
  • Врэж Багратуни  28 сентября, 23:47
    Они дешёвые. Их можно наклепать миллилнами. Они, могут, как стая саранчи создавать везде эффект «Выжженной земли». Их могут направлять со спутников. Их мозг будет распределённым. Впрочем и облачные вычисления тоже там будут кстати. Они могут в рисунки и тела складыватся для дезинформации противника.
    Они ещё все могут кричать вместе, как Мария Шарапова. А могут иммитировать и сексуальные стоны, сыграть музыку Эмануель, над окопами противников сводя с ума молоденьких солдатиков.
    Из такой тучи ос можно создать прекрасных телохранителей. Они нимбом будут витать над головой босса.
    ОтветитьНравится
  • Александр Гадяев  29 сентября, 02:30
    Я же говорю, в воде проще. Сама плавучесть энергию не потребляет, только ее изменение. Торчать там можно сколько угодно, особенно если попутно энергию добывать, скажем термопарой.

    И почему только военное применение? Мы удивительно мало знаем об океане, гораздо меньше чем о космосе.
    Прежде всего исследовательское, например за акулами наблюдать удобно. Гоняться за ними не надо, пока они внутри стаи, а маршрут прекрасно мониторится. Если же акула выходит за пределы стаи и на ней стоит активный сонар-ответчик, она, пока близко, становится продолжением стаи, как внешний сонар-разведчик. Робота там нет, но есть акула с управляемым источником звука, мечта да и только.

    А еше была публикация, по моему здесь, про беспилотники в стратосфере, выше облаков, непогоды и помех для получения солнечной энергии.

    Если я прав, Юля, Леонид, вставьте ссылочку, вместо этой строчки, если не трудно.

    Как я понял эти роботы тоже там висят до упора, буквально как рыба в воде. Их тоже можно объедининять в стаи. Они могут сверху исследовать циклоны, смерчи, течения. Это не просто на порядки дешевле, чем из космоса, это еще и ближе к «телу». Мало того, что можно подетальнее вглядеться, можно еще и температуру померить, давление.

    А поскольку стая запросто может иметь трехмерную топологию, мне, как связисту интересна возможность использования стаи в качестве управляемой активной фазированной антенной решетки (ФАР). Тропосферная связь существует, космическая тоже, а стратосферной нет.

    Это же новое направление, дешевле спутниковой и лучше тропосферной.
    И тут уж не мы, так они. Первенство важно всем и во всём.

    На орбите же можно так рассчитать либрацию каждой «птички», что получится облако-ФАР, постоянно направленное своими максимумами в нужную пару точек.

    Для исследования других планет, при путешествии выгоден как раз распределенный мозг, да и весь корабль, и груз. Маленький метеорит не убьет весь корабль, а только его часть. И в космос выводить можно частями.

    По моему областей применения найдется достаточно много.
    А поскольку спонсируют военные, надо думать они уже такие области видят. Так что, вряд ли я своим деревенским умом что то им «слил». Разве что рассекретил :-)

    ОтветитьНравится
  • Алан Гибизов  29 сентября, 09:52
    Кстати, там, за атмосферой, возникает серьезная проблема — разнообразные космические излучения. Против них лучше один большой объект с толстой броней, чем много маленьких хиленьких... Они будут деградировать очень быстро.
    ОтветитьНравится
  • Рафаэль Мустафаев  11 апреля, 18:31
    Как раз наоборот. От тяжелой (свинцовой) защиты в свое время отказались. Так как высокоэнергетические частицы при ударе в такую защиту порождали целый каскад-ливень, и очень быстро выводили из строя любую электронику. Без защиты частица просто пролетала насквозь и летела дальше.
    ОтветитьНравится
  • Вадим Кобзарь  29 сентября, 13:13
    Может быть, эти швейцарские разработки лягут в основу систем управления персональными летательными аппаратами — возможного будущего транспорта.
    ОтветитьНравится
  • Алан Гибизов  29 сентября, 15:43
    Может, не в основу, но могут быть использованы в модулях взаимодействия в полевых условиях, без контроля единой системы управления движением.
    ОтветитьНравится
  • Александр Гадяев  29 сентября, 16:18
    Алан Габизов ( 29 сентября, 09:52)
    Кто то из древних говаривал: «Не надо идти Против воды, надо идти С водой...»
    Пока излучения наш враг (даже дома, на Земле). Но мы, люди, народ дотошный.
    Мы Люди, Мы придумаем. Дайте только повод задуматься.
    ОтветитьНравится
  • Алан Гибизов  30 сентября, 09:24
    А Вы уверены, что Вы — Люди?
    ОтветитьНравится
  • Александр Гадяев  3 октября, 01:48
    Алан Габизов

    «А Вы уверены, что Вы — Люди?»

    Во втором случае, слово «Вы» с большой буквы. Похоже это не ошибка. Покажите, что я не так написал, буду признателен..

    ОтветитьНравится
  • Алан Гибизов  13 апреля, 12:11
    Слово «Мы» у Вас тоже с большой буквы, поэтому и Вы соответственно :)

    Просто Вы так уверенно утверждаете — «Мы Люди». На чем основано такое утверждение? Двуногое прямоходящее без перьев? ;)

    ОтветитьНравится
  • Вадим Кобзарь  5 октября, 11:11
    Кстати, кроме всего прочего подобная система нецентрализованного управления была бы полезна для ассистирования управлению автомобилем. Особенно это помогло бы в так называемых «косых» пробках — пробках на слиянии потоков. Система оценит ситуацию и одних тормознёт, другим рекомендует двигаться. Движение ускорится и аварий не будет.
    Прописанный же в Правилах порядок движения в существующей ситуации реализовать невозможно, порядок «по понятиям» — не всегда и не всем понятен, отсюда столкновения. Чаще всего используется порядок «по нахалке», но два нахала рядом — опять таки, авария.
    ОтветитьНравится
  • Константин Верехин  6 января, 15:55
    Отличный пример для нанороботов coffeemus.ru
    ОтветитьНравится