Olyan könnyedséggel cikázik nagy sebességgel a Zürichi Egyetem kutatóinak az autonóm drónja egy erdő fái között, mint ahogy egy nagyobbacska szitakötő kerülgeti a nádszálakat. A kutatók négyrotoros gépének az a különlegessége, hogy bármilyen ismeretlen és összetett környezetben elboldogul önállóan. A tájékozódáshoz ugyanis kizárólag a fedélzeti szenzorai által valós időben begyűjtött adatokat használja.

Amellett, hogy mozgékony, nagyon gyors is, bármilyen környezetben, akár a fák közt is képes 40 km/h sebességgel haladni. Ez bármilyen komplex környezet felderítésére alkalmassá teszi, bevethető vészhelyzeti akcióknál épületekben, barlangokban.

Ha beválik a kutatók prototípusa, az komoly előrelépést jelet az dróniparban. Jelenleg ugyanis a drónok irányítása sokkal körülményesebb. Vagy betáplálnak a drónba egy térképet, és az alapján követi a számára kijelölt utat (természetesen megfelelő ütközésmegelőző mechanizmussal), vagy ismeretlen környezetben drónpilótákat kell bevetni, akik távolból irányítják a repülő eszközöket. De még utóbbiaknak is komoly nehézséget okoz, hogy a másodperc tört része alatt kell értelmezni a környezetet, hogy a drónt a megfelelő irányba vezessék, elkerülendő például az ütközést. A tapasztalt pilóták több év kiképzés után képesek csak erre, idézik az egyetem honlapján közzétett beszámolóban a kutatócsapat egyik tagját.

Szimulálják, hogy mit kell tenni

A drón tanításához egy speciális szimulációs módszert használtak. Úgy tanították a quadcopter neurális hálózatát, hogy egy számítógép által generált drónt reptetett át bonyolult akadályokkal teletűzdelt szimulált környezeten. Az algoritmus valós időben rendelkezett minden lehetséges információval a drónról, melyek alapján kiszámíthatta a legjobb röppályát.

Ezekből a szimulált repülésekből a neurális hálózat elsajátította, hogy hogyan tudja megjósolni az optimális röppályát kizárólag az érzékelők adatai alapján. Így sokkal gyorsabban tud reagálni a gép a felbukkanó ismeretlen tárgyakra, mint ha a röppálya meghatározása hagyományos módon, két lépésben történne. A legtöbben ugyanis olyan autonóm rendszerekkel kísérleteznek, melyek először a szenzorokból begyűjtik a környezeti paramétereket, az adatokból elkészítik a térképet, majd a térkép alapján megtervezik a legjobb útvonalat. Bár emberi léptékkel ez a módszer is gyors, nagy sebességgel történő repülést nem tesz lehetővé.
 

Így cikázik az erdőben a zürichi csodadrón

A zürichi csapat egyszerűen azt ismerte fel, hogy nincs szükség a valós környezet pontos másolatára ahhoz, hogy egy neurális hálózat megtanulja értelmezni a bonyolult környezetet. A csapat egyik kutatója még ennél is radikálisabban fogalmazott: ha kialakításnál megfelelő megközelítést alkalmaznak, akár egyszerűbb szimulátorok is elegendőek a tanításhoz.

Az önvezető autókig ér a hatása

A szimulációs tanítás után a rendszer a való világban is remekelt. Képes volt a legkülönbözőbb környezetekben ütközés nélkül tartani az akár 40 km/h repülési sebességet. Ennek a képességnek az elsajátításához ráadásul az emberi drónpilótákkal szemben mindössze pár órára-napra volt szüksége.

Az új autonóm irányítási mód nem korlátozódik a drónokra. Ez a megközelítés bármilyen autonóm jármű fejlesztéséhez komoly segítséget adhat. Emellett új módszerekhez vezetheti el a kutatókat a mesterséges intelligencia rendszerek képzésében. A zürichiek módszerével például felkészíthető lenne egy űrjármű arra, hogy nagy autonómiával közlekedjen egy idegen bolygó felületén, amelyről csak kevés előzetes információnk van.

A csapat szeretné mélyíteni a drón tudását, és gyorsítani a szenzorokat. Ha ugyanis azok rövidebb idő alatt több adatot tudnak begyűjteni a környezetükről, akkor a drón sebességét akár 40 km/h fölé is lehet növelni a drón sebességét.