Ένα μικροσκοπικό drone που αιωρείται και κυνηγά πηγές φωτός όπως ένας σκώρος, χωρίς μάλιστα να χρησιμοποιεί τεχνητή νοημοσύνη, είναι η πιο πρόσφατη καινοτομία από το University of Cincinnati. Πίσω από αυτή την απλή αλλά συναρπαστική ιδέα βρίσκεται ο καθηγητής Sameh Eisa και η ερευνητική του ομάδα, που εδώ και χρόνια εξετάζουν πώς οι μηχανισμοί της φύσης μπορούν να εμπνεύσουν ελαφρύτερες, πιο ευέλικτες και πιο «ζωντανές» ιπτάμενες μηχανές.
Η πρωτοτυπία του σχεδίου δεν βρίσκεται τόσο στο σχήμα (που θυμίζει μικροσκοπικό έντομο με φτερά) όσο στον τρόπο που κινείται. Σε αντίθεση με τα περισσότερα drones που βασίζονται σε σύνθετους αλγόριθμους ή νευρωνικά δίκτυα, αυτό το μοντέλο δεν έχει ούτε εγκέφαλο τεχνητής νοημοσύνης ούτε προγραμματισμένη συμπεριφορά. Αντίθετα, χρησιμοποιεί ένα μαθηματικό σύστημα ελέγχου που μιμείται τα ένστικτα των εντόμων.
Η τεχνική που χρησιμοποιούν οι ερευνητές ονομάζεται «ανατροφοδότηση μέσω της αναζήτησης ακραίων τιμών», ένας τρόπος αυτόματης ρύθμισης που επιτρέπει στο drone να προσαρμόζεται συνεχώς στις συνθήκες γύρω του. Όπως ένας σκώρος που «διορθώνει» την πορεία του για να πλησιάσει το φως, έτσι και το drone μετράει διαρκώς τη θέση του και κάνει μικροσκοπικές προσαρμογές σε πραγματικό χρόνο.
Το αποτέλεσμα είναι εκπληκτικά φυσικό: το drone μπορεί να κρατά σταθερή απόσταση από μια κινούμενη πηγή φωτός, με μικρές, σχεδόν αδιόρατες ταλαντώσεις, σαν το ανεπαίσθητο φτερούγισμα ενός εντόμου στον αέρα. Κάθε φτερό κινείται ανεξάρτητα, ελέγχοντας τον ρυθμό περιστροφής, ανόδου και πλάγιας κίνησης, και όταν παρατηρείται με γυμνό μάτι, το πέταγμά του μοιάζει με ένα ενιαίο, θολό κύμα, όπως συμβαίνει με τα κολιμπρί.
Το drone, κατασκευασμένο από λεπτό σύρμα και ελαφρύ ύφασμα, απογειώνεται και αιωρείται χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών στο εργαστήριο, η χαρακτηριστική κυματιστή κίνηση που παρατηρήθηκε δεν ήταν σφάλμα, αλλά αποτελεί μέρος του ίδιου του συστήματος. Αυτές οι μικρές ταλαντώσεις είναι το κλειδί της σταθερότητας: κάθε μικρή κίνηση λειτουργεί ως μέτρηση και διόρθωση πορείας, επιτρέποντας στο drone να «νιώθει» πού βρίσκεται.
Ο διδακτορικός φοιτητής Ahmed Elgohary, που συνεργάζεται στενά με τον Eisa, εξηγεί ότι αυτό το είδος φυσικού ελέγχου αρκεί για να διατηρηθεί σταθερή η πτήση, χωρίς καμία ανάγκη για προγραμματισμένα μοντέλα ή τεχνητή νοημοσύνη. Όπως σημειώνει, η απλότητα του μηχανισμού είναι το μεγαλύτερο του πλεονέκτημα:
Ένα σύστημα καθαρά βασισμένο στην ανατροφοδότηση μπορεί να μιμηθεί τη συμπεριφορά οργανισμών με ελάχιστο υπολογιστικό δυναμικό αλλά εντυπωσιακή αποδοτικότητα.
Για τον Eisa, η έμπνευση δεν είναι τυχαία. Ο ίδιος έχει μελετήσει στο παρελθόν τα ιπτάμενα ρομπότ που βασίζονται στην πτήση των άλμπατρος, τα οποία που μπορούν να «γλιστρούν» για χιλιόμετρα εκμεταλλευόμενα μόνο τα ρεύματα του αέρα. Τώρα, με το νέο του πείραμα, εξερευνά την ιδέα της έμφυτης σταθερότητας, δηλαδή ενός τρόπου πτήσης που προσαρμόζεται δυναμικά χωρίς καμία υπολογιστική υποστήριξη.
Η προσέγγιση αυτή ανοίγει νέες προοπτικές για την αεροναυπηγική μικρής κλίμακας. Αν οι μικροί αυτοί μηχανισμοί μπορούν να πετούν μόνο με απλά ανατροφοδοτικά σήματα, τότε θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε περιβάλλοντα όπου τα σήματα GPS δεν φτάνουν, όπως σε εσωτερικούς χώρους, υπόγειες εγκαταστάσεις ή πυκνά αστικά περιβάλλοντα.
Η εξάλειψη της ανάγκης για AI σημαίνει επίσης πολύ μικρότερη κατανάλωση ενέργειας. Το drone του University of Cincinnati δεν χρειάζεται να τρέχει περίπλοκους αλγόριθμους σε πραγματικό χρόνο, γεγονός που μειώνει σημαντικά τις απαιτήσεις σε ισχύ και βάρος. Παράλληλα, η ενστικτώδης λειτουργία του μπορεί να οδηγήσει σε νέα είδη ρομποτικών εφαρμογών: μικροσκοπικά drones που μπορούν να πετούν αυτόνομα μέσα σε κτίρια, να πραγματοποιούν διακριτικές αποστολές παρακολούθησης ή να λειτουργούν ως μικροί ιπτάμενοι αισθητήρες.
Ο Eisa πιστεύει πως αυτή η ανακάλυψη είναι ένα σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση της βιο-εμπνευσμένης ρομποτικής, μιας επιστήμης που προσπαθεί να κατανοήσει και να αναπαράγει τους μηχανισμούς της φύσης με μηχανικά μέσα.
Οι οργανισμοί όπως οι σκώροι ή τα κολιμπρί έχουν εγκέφαλο με ελάχιστους νευρώνες, αλλά πετούν με ακρίβεια που ακόμη δεν μπορούμε να προσεγγίσουμε τεχνητά. Αν κατανοήσουμε τον τρόπο που η φύση πετυχαίνει αυτή την ισορροπία, μπορούμε να επαναπροσδιορίσουμε τι σημαίνει «έξυπνη» πτήση
Το πείραμα της ομάδας του University of Cincinnati δείχνει ότι δεν χρειάζεται πάντα τεχνητή νοημοσύνη για να επιτευχθεί «έξυπνη» συμπεριφορά. Μερικές φορές, η απλότητα της φύσης αρκεί.
[source]
