21.07.2018
миниатюрные дроны

Миниатюрная робототехника (дроны): военные проявляют большой интерес

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

12 ноября на YouTube выложили видео под названием Slaughterbots («Киллер-боты»). Это проект профессора в области искусственного интеллекта Калифорнийского университета (Беркли) Расселла Стюарта, пишет The Economist.

Профинансировал этот проект Институт будущего жизни (Future of Life Institute, FLI) — группа обеспокоенных ученых и инженеров, куда входят Илон Маск, Стивен Хокинг и Мартин Рис, королевский астроном Великобритании. Действие фильма происходит в недалеком будущем, где миниатюрные дроны, оснащенные системами распознавания лица и зарядами взрывчатки направленного действия, могут быть запрограммированы на поиск и уничтожение конкретных лиц или группы (например, одетых в определенные формы). В одном эпизоде показано, как дроны сотрудничают, чтобы проникнуть в дом. Один действует, как петарда, — пробивает собой стену, чтобы сделать проход для других.

«Киллер-боты» — фантазия автора. Но профессор Расселл ставит вопрос: «надолго ли?». Ведь военные лаборатории в целом мире разрабатывают небольших автономных роботов для использования в боевых действиях с применением как обычного оружия, так и других видов вооружений. В частности, в США после десятка лет успешной работы сворачивается программа под названием MAST (Micro Autonomous Systems and Technology, «Микроавтономные системы и технологии»), которой занималась Научно-исследовательская лаборатория Сухопутных войск США в штате Мэриленд. MAST координировала и финансировала исследовательскую работу консорциума известных лабораторий, в частности при Университете штата Мэриленд, Техасском университете A&M и Университета Беркли (исследования в последнем не имеют отношения к разработкам Расселла). Ее преемница, программа DCIST, то есть Distributed and Collaborative Intelligent Systems and Technology («Распределенные и взаимодействующие умные системы и технологии»), которую запустили в этом году, сейчас набирает обороты.

В 2008 году, когда MAST только начала работу, дрон-шпион, который умещался бы на ладони, был чем-то из сферы научной фантастики. Сейчас они обычное явление. Кроме летающих аппаратов исследователи MAST разрабатывают портативных роботов-разведчиков, которые могут прыгать или ползти перед солдатами. Цель DCIST — научить этих автономных роботов сотрудничать между собой. Если проект будет успешным, в результате появятся рои устройств, которые смогут согласовывать свои действия для достижения общей цели.

Фильм Slaughterbots («Киллер-боты»)

Сейчас американский оборонный департамент планирует держать такие рои под контролем оператора, чтобы решение нажать на спусковой крючок всегда принимал человек, а не машина. Пентагон не меньше FLI боится перспективы неподконтрольных роботов-киллеров. Но, как было сказано про ядерное оружие после взрыва первой атомной бомбы, «единственная тайна, которую не стоило раскрывать, теперь известна всем: эта зараза действует». Если можно научить целые рои мини-роботов сотрудничать в автономном режиме, то кто-то где-то это таки сделает.

Ныне имеющиеся миниатюрные дроны — это обычно поликоптеры с набором роторов (обычно их четыре или шесть), смонтированных на вершинах правильного многоугольника, а не с одним ротором над центром тяжести. Однако некоторые исследователи с MAST считают, что натолкнулись на что-то лучшее.

Они предлагают заменить поликоптер циклокоптером, который похож на летающий пароход с гребными колесами. Хоть идея циклокоптера не новая, до сих пор у ученых не было прочных и легких материалов, необходимых для их создания, а компьютерные инструменты, необходимые для такой разработки, появились лишь недавно. Но сейчас, когда эти материалы и инструменты уже есть, процесс ускоряется. Во время проекта MAST ученые уменьшили циклокоптери с полукилограммовых мастодонтов до легких, грациозных устройств, которые весят менее 30 граммов. Такие машинки могут оказаться более эффективными чем поликоптеры.

Аэродинамика циклокоптера больше подобна аэродинамике насекомых, чем обычного летательного аппарата: подъемная сила создается возмущением воздушных потоков, а не обтеканием крыла. Сила вихревых эффектов растет пропорционально уменьшению размеров прибора, хотя для обычных летательных аппаратов, в частности поликоптеров, это имеет отрицательный эффект: снижается стабильность. Чем меньше циклокоптеры, тем они лучшие.

Они также работают тише. По словам одного из лидеров группы разработки этих устройств в Техасском университете A&M Мобла Бенедикта, «аэродинамический шум напрямую зависит от скорости кончиков лопастей». Отсюда характерный звук вертолета. Скорость лопастей циклокоптеров намного ниже, что делает их идеально пригодными для разведки. В них также лучшая маневренность, они более устойчивы к порывам ветра.

По мнению доктора Бенедикта, от коммерческого производства циклокоптеров нас отделяет свыше двух лет. Как только оно начнется, эти дроны смогут заменить поликоптеры во многих ролях, и не только военных. Но это не единственная новая технология, в разработке которой привлечена программа MAST. Она также работала над созданием роботов-прыгунов.

Один из лучших — Сальто, разработанный Лабораторией биометрических милисистем при Университете Беркли. Сальто — робот-монопод весом 98 г, имеет хвост, который способен вращаться, а также боковые корректирующие двигатели. Они помогают ему стабилизироваться и менять направление движения в прыжке. Это дает возможность прыгать по неровным поверхностям, а также подниматься по лестнице.

Скорость Сальто (почти два метра за секунду) ставит огромные требования к его единственной ноге. Рон Фиринг, один из инженеров-электриков, который ее разрабатывал, говорит об этом следующее: «Представьте себе гепарда, который мчится на полной скорости только на одной лапе, а тогда сократите наполовину продолжительность контакта лапы с землей». Как и в случае с циклокоптерами, материалы и вычислительная мощность процессоров, необходимые для выполнения этого задания, появились лишь недавно.

Доктор Фиринг рассказывает, что Сальто и его родственники тише воздушных дронов и могут работать в закрытых помещениях, где летучим работам будет мешать турбулентность, вызванная отраженными от стен потоками воздуха. Они могут также передвигаться на открытой местности (например, на развалинах зданий), непроходимой для колесных машин. Над Сальто еще нужно поработать. В частности, он должен уметь лучше цепляться за поверхность, на которую приземляется. Ученый проводит аналогию с белкой, которая перескакивает с ветки на ветку. Добраться до следующей — это только половина дела. Другая половина — удержаться на ней. И как только эта проблема будет решена (должно произойти в пределах следующего года или двух), миниатюрные наземные работы, способны пройти там, куда нет доступа их колесным или даже гусеничным собратьям, будут доступны для практического использования.

Балансировать на обломках разрушенного дома — не единственный способ узнать, что там есть. Еще можно проникнуть в щели между обломками. Ученые из Лаборатории милисистем работают и над этим. Их разработка подобна таракану. У него широкое и плоское тело, что обеспечивает равновесие и позволяет проползать через узкие щели, при необходимости и в стороны. Если он перекинется, пытаясь выполнить такой маневр, то два крыловидных выступа помогут «таракану» снова стать на лапки.

Проникнуть в здание, целое или разрушенное, это одно. А вот найти путь в него без помощи человека — нечто совсем другое. С этой целью MAST присылает свои результаты в Агентство передовых исследовательских оборонных проектов (DARPA) — главную федеральную организацию США, которая проводит военные исследования. По словам Бретта Пикарски, который возглавлял MAST, а сейчас руководит DCIST, у DARPA есть программа скоростных легких автономных аппаратов (Fast Lightweight Autonomy, FLA), которая продолжит работу MAST в направлении разработки миниатюрных дронов, способных «заходить, выходить из зданий и передвигаться в них с высокой скоростью». Часть задач уже выполнено. В июне DARPA отчиталось, что усовершенствованные в рамках программы FLA поликоптеры смогли петлять сквозь поросшие лесом участки, облетать препятствия в ангаре и возвращаться в исходную точку, и все это самостоятельно.

Сила в единстве

Следующий вызов (который особенно беспокоит таких людей, как профессор Расселл) — заставить роботов летать роем и эффективно согласовывать свое поведение. Под эгидой MAST группе ученых из Лаборатории общей робототехники, автоматизации, распознавания и компьютерного восприятия (General Robotics, Automation, Sensing & Perception, GRASP) при Пенсильванском университете и вправду удалось заставить дроны лететь вместе, согласованным строем без столкновений. Это красивое зрелище, но до определенной степени такая картинка — иллюзия. В отличие от пчел в рое ли журавлей в клине, дроны не используют информацию от собственных приборов. Зато дроны от GRASP пользуются наземными сенсорами, чтобы следить за отдельными дронами вокруг себя, и центральным контрольным пультом, чтобы избегать столкновений.

Сейчас это меняется. На прощальной демонстрации к закрытию программы MAST в августе было показано трех роботов (два наземных, один воздушный), которые сохраняли нужную позицию во время движения лишь с использованием собственного бортового оборудования. Это открывает путь к координации больших групп роботов без внешнего вмешательства.

Кроме того, как показала демонстрация, когда для дронов и прочих роботов группировка станет привычной процедурой, им будет не обязательно всем принадлежать к одному типу. «Управление гетерогенными группами» — новая дисциплина, которая пытается решить непростую проблему управления подразделениями в составе различных роботов — от малюток размером с почтовую марку до крупных, размером с джип, и людей. Роям также придется научиться дробиться на подгруппы для осмотра помещения, а после выполнения задания снова присоединиться ко всем остальным. И это во враждебном окружении.

Такие задачи стоят перед DCIST. Первый транш грантов для финансирования этого проекта, около $27 млн, уже выделено Пенсильванскому университету, Массачусетскому технологическому институту, Технологическому институту штата Джорджия и Калифорнийскому университету (Беркли). Возможно, ближе к завершению программы DCIST (ориентировочно в 2022 году) «киллер-боты» уже меньше покажутся персонажами из научно-фантастического фильма.

  1. Последние
  2. Популярные
Загрузка...

Новости технологий сегодня

Популярное за неделю

Error: No articles to display

Самые популярные метки