Dron jako netopýr: nový způsob, jak hledat lidi v kouři a tmě

V laboratoři amerického Worcester Polytechnic Institute (WPI) vznikl experimentální model dronu PeAR Bat, jenž k navigaci používá ultrazvuk podobně jako netopýři. Během testů létá v prostoru plném kouře, mlhy a umělého sněžení, přibližuje se k překážkám a vyhýbá se jim — a to vše bez jediné kamery.

Tento přístup je v oblasti dronů převratný. Zatímco většina běžných letounů spoléhá na optické senzory, které v hustém kouři nebo tmě ztrácejí přehled, PeAR Bat si vystačí se zvukem. Používá přitom stejné senzory, jaké známe z automatických vodovodních baterií – pouze přepracované do sofistikovaného navigačního systému.

Netopýři se orientují echolokací. Vysílají ultrazvukové impulsy, které se odrážejí od překážek a vracejí zpět. Mozek z nich vytvoří prostorovou mapu okolí. Právě tuto schopnost chtěl profesor Nitin Sanketse svým týmem z WPI napodobit.

Světlo má své limity – v kouři, prachu nebo sutinách prostě neprojde. Zvuk ale ano. Proto může být echolokační dronobrovským přínosem pro záchranáře při zemětřeseních, požárech nebo sesuvech půdy, kde optické systémy ztrácejí orientaci.

„Nemusíme přírodu překonávat. Stačí se od ní učit,“ říká Sanket. „Miliony let evoluce nám dávají odpovědi, které bychom sami vymýšleli mnohem déle.“

PeAR Bat váží méně než 100 gramů a měří pod 10 centimetrů. Jeho výroba dnes vyjde přibližně na 300 dolarů, ale při masové produkci by cena mohla klesnout i na padesát dolarů. Takový dron by mohl být dostupný pro každého záchranáře.

Ultrazvukové senzory dokážou rozpoznat překážku už ze vzdálenosti pěti centimetrů a spotřebují tisíckrát méně energie než běžná kamera. Největší výzvou ale bylo odfiltrovat hluk vrtulí, který narušoval signál. Tým proto vytvořil speciální 3D tištěné tlumicí obaly, které fungují jako akustická ochrana.

„Představte si, že se snažíte mluvit s kamarádem vedle startujícího tryskáče,“ přirovnává profesor. „Tak přesně se cítí senzor v malém dronu, pokud ho neodrušíme.“

Na rozdíl od běžných AI systémů, které potřebují obrovský výpočetní výkon, PeAR Bat používá úsporný princip tzv. parsimoniální AI– tedy přístup, kdy se řeší jen nezbytné úkoly.

Kombinace fyzikálních modelů, senzorové fúze a hlubokého učení umožňuje dronu interpretovat odrazy zvuku s překvapivou přesností. V praxi to znamená, že dokáže rozpoznat i průhledné překážky, se kterými mají optické systémy obrovský problém.

Součástí projektu je i grant od National Science Foundation v hodnotě 705 000 dolarů, který má výzkum financovat po dobu tří let. Cílem není jen navigace – ultrazvuk by mohl v budoucnu detekovat dýchání zavalených osob nebo výstřely v terénu, což otevírá možnosti i pro ekologické a bezpečnostní nasazení.

Tým také zvažuje propojení s dronovými roji a spolupráci s hasičskými laboratořemi. Kombinace echolokace, umělé inteligence a roje mikrodronů by mohla v budoucnu umožnit automatizované pátrací mise v reálném čase – bez lidského pilota a bez nutnosti přímého vizuálního kontaktu.

Představa je prostá: malý, levný a soběstačný dron, který může být vypuštěn desítkami kusů do sutin po zemětřesení nebo do hořícího domu. Tam, kde lidské oči ani kamery nevidí, uši dronu slyší.

Pokud se projekt podaří dovést do praxe, mohl by se stát zásadním nástrojem pro záchranné složky po celém světě. Ukazuje se, že budoucnost letecké robotiky nemusí stát na složitosti, ale na jednoduchosti — na nápadech, které už dávno otestovala sama příroda.

PeAR Bat je důkazem, že největší inovace často vznikají z nejmenších strojů. Kombinuje jednoduché senzory, promyšlený software a inspiraci z přírody do systému, který může zachraňovat lidské životy.

Zatím jde o laboratorní prototyp, ale jeho princip má sílu proměnit budoucnost pátracích operací i průmyslových inspekcí. Až příště někdo řekne, že drony vidí všechno, bude lepší odpovědět: ty nejlepší drony především slyší.

Zdroj: Dronelife.com (odkaz), svetdronu.com