Näib, et nädal ei möödu, ilma et oleks rohkem uudiseid selle kohta, kuidas droonid meie elu nii palju lihtsamaks muudavad või mida nad saavad nüüd meie lõbustamiseks teha. Viimati saadi teateid lendavate seadmete kohta, mis tarnivad golfimängijatele toitu Põhja-Dakotas asuval kursusel ja mida kasutati varutantsijatena Drake'i showdel.
Kuid kaugel tagumisest üheksast ja kontserdilavadest tegelevad autonoomsed lendavad sõidukid tõsise äriga, alates orkaanide ajal inimelude päästmisest kuni vananevatele põllumeestele käe andmiseni. Ja kui mõni Rice'i ülikooli teadusprojekt peaks vilja kandma, võiks droonide sülem ühel päeval koos atmosfääri mürgiseid gaase tuvastada ja ohutu perimeetri kaardistada.
Hiljutise 1, 5 miljoni dollari suuruse riikliku teadusfondi stipendiumi toel keskenduvad teadlased koostöös Houstoni mittetulundusühingu Baylori meditsiini- ja tehnoloogiaülikooliga kõigile, et droonid annaksid luureandmeid, et nuusutada, kus pärast plahvatusi või lekkeid on levinud ohtlik reostus, eriti pärast äärmuslikke ilmastikunähtusi.
Tegelikult märkis uurimistööd alustanud elektri- ja arvutiinsener Edward Knightly, et selline lähedane katastroof juhtus kaugel pärast orkaani Harvey möödunud aastal, kui esimesi reageerijaid vaevas Houstoni lähedal asuvast keemiatehasest gaasileke.
"Esimesed reageerijad asusid sisse seadma umbes kahe ja poole kilomeetri pikkuse perimeetri, et naabruskonna elanikke hoiatada, " räägib ta. “Kuid need esimesed reageerijad viidi ise haiglasse. Ümbermõõt oli allikale liiga lähedal, kuid nad ei teadnud seda. Keegi ei teadnud.
„Ja see on suurepärane näide sellest, kuhu me saaksime droone turvalise vahemaa tagant sisse saata ja nad saaksid aru saada, kus on ohutu piir, tuule mõju, kas õhus on toimunud keemilisi reaktsioone. Õigete piiride leidmine ja seadmine on keeruline otsus ja arvame, et droonid võiksid olla selle otsuse tegemisel suureks abiks. ”
Mõeldes väikesele
Kuid see, et droonidele antakse võimalus lenduvaid gaase reaalajas tuvastada, toob kaasa mõned suured väljakutsed. Alustuseks saab efektiivseid andureid vähendada sellise suuruse ja raskusega, mis sobivad droonile? Meeskond teeb koostööd Rice'i emeriitprofessori ja molekulide signatuuride tuvastamiseks laserite kasutamise pioneeriga Frank Titteliga.
“Peame andurid kahandama kuni pooleteise kilogrammini või vähem, ” sõnab Knightly. „Ta on välja töötanud viisid, kuidas laserid saavad tuvastada paljude erinevate gaaside gaaside kontsentratsiooni. Kuid tavaliselt kavandab ta maapealseks kasutamiseks mõeldud süsteeme. Ta pole kunagi pidanud tegelema sellise massi- või suurusepiiranguga andurite loomisega. ”
Suur osa projekti fookusest on siiani olnud ASTRO nime kandva droonipargi intelligentsuse teravdamine. Kui edaspidi keskendutakse gaasi tuvastamise võimalustele, siis ASTRO õppimine on olnud laiem. Eesmärk on olnud välja töötada süsteem, kus droonid saaksid koos - ilma inimese sekkumiseta - objektide leidmiseks koostööd teha.
Knightly selgitab, et meeskond on koolitanud oma nelja drooni parki juhtmevaba seadme, sealhulgas ühe liikuva golfikäru jälgimiseks. Ja seda tehakse ka väljaspool võrku, ilma et inimene kohapeal puldiga asju suunaks.
"Me tahame, et droonide võrk ei saaks mitte ainult omavahel lennata, vaid ka siis, kui õhk-maa-ühendust pole saadaval, " ütleb ta. "Kui on ilmastikuolusid ja infrastruktuur on madal, tahame ikkagi, et saaksime droone saata ohtliku piirkonna kohta teabe kogumiseks."
Enne kui nad midagi jälgima hakkavad, kasutavad droonid oma tehisintellekti abil oma ümbruse tundmaõppimist. See on see, mida Knightly nimetab otsingu- ja õppimisfaasiks. Droonid alustavad missioone kõigepealt laiali, et saada sõna otseses mõttes maa-ala, kogu aeg omavahel suheldes, et nad ei koonduks ühte piirkonda.
"Enne kui nad saavad näiteks traadita seadet otsida ja jälgida, on oluline, et ta õpiks keskkonda, " ütleb Knight. “Kas puid on palju? Kõrged hooned? Või on see lahtised ruumid? Eesmärk on õppida keskkonda, et nad saaksid täpselt jälgida. ”
Sülem ja rada
Siis liiguvad nad edasi teise faasi, mida nimetatakse tabavalt „sülemiks ja jäljeks”. Kui sihtobjektiks on traadita seade, on nad jälle kindlaks teinud, kus selle signaal on kõige tugevam, ja seal tulevad droonid sülemiks kokku . Ohtliku sündmuse korral võib gaasi näit olla kõige tugevam.
"Nad määravad, et just seda peaksime mõõtma, nii et lähme kogugem mõned eraldusvõimega andmed, " ütleb Knightly.
"Muidugi on kõigil gaasidel spektriallkirjad, " lisab ta. “Kui droonid välja lähevad, tuleb seal segu erinevatest gaasidest. See ei saa olema vaid ühe signaal. Niisiis vajame droone keskkonna tundmaõppimiseks, selle võrdlemiseks meie välja töötatud statistiliste lähtemudelitega ja seejärel võime tuvastada ohtlike heitmete allikad ja piirid, kus nad on levinud. ”
Milano Polütehnilise Ülikooli elektroonika, teabe ja bioenergeetika osakonna dotsent Luca Mottola leiab, et see on "paradigmaatiline näide" sellest, millal droonid võivad olla tõhusamad kui mis tahes muu tehnoloogia.
"Võimalus piiramatult ringi liikuda, rikas sensori kasulikke koormusi kandes, annab neile ainulaadse võimete komplekti, " ütleb juhtmeta ja droonsensorivõrkude juhtiv ekspert Mottola. "Praegu kättesaadav tehnoloogia sarnaste stsenaariumide lahendamiseks sõltub suuresti inimeste sekkumisest ja on seetõttu palju aeglasem ning kalduvus vigadele.
"Niisiis, droonitehnoloogia kasutuselevõtu mõju on seetõttu mitmetahuline. Kiirem reageerimine võib pakkuda vara paremat kaitset, piirata konstruktsioonide kahjustusi ja leevendada mõju inimeludele."
Rice'i teadlased loodavad katsetada oma gaasitundlikke droone lõpuks ideaalses läheduses asuvas kohas - Houstoni laevakanalis koos arvukate keemiliste rafineerimistehaste ja tööstuslike töötlemisettevõtetega. Projekti edenedes võiks lennukipark laieneda kuni kümne droonini.
Meeskond on välja töötanud ka mobiilirakenduse mõttega, et see võiks droonide andurite leidude abil saata elanike telefonidele reaalajas õhukvaliteedi hoiatusi.
"Me tooksime kohale arste, kes aitaksid kogukonnale künniseid seada, " sõnab Knightly. “Millal on tüüpiline päev? Ja millal on käes varjupaik? "
