“Instruirea” dronelor, într-un spațiu virtual, va folosi la reducerea numărului de ciocniri cu obstacole reale

Inginerii de la MIT¹⁾ au realizat un sistem VR²⁾ pentru dronele aeriene folosite în competiții de viteză și de îndemânare (Drone Racing). Cercetările sunt susținute de Biroul de Cercetări Navale (U.S. Office of Naval Research, ONR³), Laboratorul Lincoln MIT (MITLL⁴⁾, MIT Lincoln Laboratory) și NVIDIA Corporation⁵⁾. În timpul curselor, și mai ales la antrenamentele pregătitoare, dronele (Racing Drone) zboară cu viteză mare, printre diferite obstacole, de multe ori la distanță foarte mică între ele, iar producerea accidentelor este uneori inevitabilă. Ca o consecință, trebuie foarte repede reparate sau înlocuite cu alte aparate. Echipa MIT a dezvoltat un sistem, numit Flight Goggles, „care ar putea reduce semnificativ numărul de accidente care au loc în sesiunile reale de antrenament”, după cum se arată pe site-ul news.mit.edu preluat și de uasvision.com. Sistemul poate fi folosit pentru teste într-un spațiu virtual, în situații și condiții diferite, pregătite special pentru zborul cu viteză mare al UAV. Este un sistem VR de antrenament pentru drone, care le oferă posibilitatea  să „vadă” obiecte virtuale, atunci când zboară într-un spațiu fizic gol. Sertac Karaman, profesor asociat de aeronautică și astronautică la MIT, coordonatorul echipei de cercetători, a spus că drona va zbura într-o incintă goală, dar „își va imagina” un mediu complet diferit. Karaman s-a inspirat dintr-un sport extrem nou, unde jucătorii dirijează aparate de zbor printre diferite obstacole, pentru a se elimina reciproc, și s-a gândit că o dronă poate fi „instruită” să se deplaseze cel puțin la fel de repede și cu o precizie mai mare, în mod autonom. Noul sistem de „antrenament virtual” se bazează, în primul rând, pe un program de redare a imaginilor și pe componentele electronice care le procesează în timp real și transmit rezultatele către dronă. Drona zboară prin încăperea goală ocolind obiecte virtuale, care pot reprezenta scene reale, de exemplu camera mobilată a unui apartament. Pentru teste, echipa de cercetători a folosit un hangar al construcției Building 31, o clădire veche de 90 de ani din campusul MIT, în care s-au investit recent 52 de milioane $ pentru renovare și pentru transformarea într-un spațiu încăpător de cercetare în diferite domenii. Proiectul de trei ani al renovării a adăugat aproximativ 7.000 mp de spațiu și a dublat capacitatea pentru profesori, studenți și cercetători. Spațiul de testare a fost dotat cu camere de captare a mișcării, care urmăresc orientarea dronei în timpul zborului. „Imaginile virtuale sunt procesate cu o rată de aproximativ 90 de cadre pe secundă, de aproximativ trei ori mai repede decât poate vedea și procesa imagini ochiul uman” (news.mit.edu). Componentele hardware, inclusiv camera, sunt dispuse în structura dronei, care este realizată prin imprimare 3D din nylon ranforsat cu fibră de carbon. Testul este redat astfel, „Cercetătorii au realizat un set de experimente, inclusiv unul în care aparatul a învățat să zboare printr-o fereastră virtuală de aproximativ două ori mai mare decât dimensiunea dronei. Deschiderea era situată într-o cameră de zi normală, tot virtuală”. În timp ce se deplasa, drona învăța traseul, pe baza unui algoritm de navigare. Pe parcursul a zece zboruri, drona, care se deplasa cu aproximativ 2,3 metri pe secundă (peste 5 mph), a trecut de 361 de ori prin fereastra virtuală.  Nu au fost decât trei nereușite, datorate informațiilor de poziționare oferite de cameră. Sertac Karaman subliniază că, și dacă drona s-ar prăbuși de mii de ori, nu ar avea un impact prea mare asupra costului sau timpului de cercetare. Ratările ar avea loc într-un mediu virtual și nu ar afecta cu nimic structura sau componentele UAV.

La un experiment final s-a creat o fereastră reală în spațiul de testare iar camera video, de la bordul dronei, a permis vizualizarea și prelucrarea imaginilor din împrejurimi. Folosind algoritmul de navigație creat de cercetătorii MIT pentru sistemul virtual, în cele opt zboruri, cu 119 treceri prin fereastra reală, au fost necesare doar șase intervenții umane, în cazuri de incidente. Coordonatorul echipei de la MIT, Sertac Karaman, a mai declarat, „În următorii doi sau trei ani, dorim să intrăm într-o competiție de curse (Racing Drone) cu o dronă autonomă și să batem cel mai bun jucător uman”. Sistemul VR va putea fi utilizat pentru „instruirea” dronelor și ca să zboare în siguranță în apropierea oamenilor.

¹⁾  MIT (Massachusetts Institute of Technology, Institutul Tehnologic al statului Massachusetts) este una dintre cele mai bune universități din lume, ocupând locul șase conform evaluării Times Higher Education (THE, World University Rankings). Este o universitate tehnică particulară de studii și cercetări, cu sediul în orașul Cambridge, statul Massachusetts. Universitatea MIT este formată din cinci școli tehnice (nu are medicină și nici drept) și un colegiu, care au împreună 32 de departamente academice, orientate spre cercetarea științifică și tehnologică de natură teoretică, practică și interdisciplinară.

²⁾  VR (Virtual Reality, Realitatea Virtuală) este scenariul generat de un algoritm, și procesat de un calculator, care simulează siuații reale prin simțuri și percepții. Mediul virtual creat poate fi similar cu lumea reală sau fantastic, producând o experiență care nu este posibilă în realitate. Pot fi considerate forme de VR sistemele care crează imagini 3D prin intermediul unui dispozitiv cu o cameră video și căști.

³⁾  ONR (Office of Naval Research) este o organizație din cadrul Departamentului Marinei, care coordonează, execută și promovează programe științifice și tehnologice pentru US Navy și Marine Corps. În acest scop folosește cercetători, studenți, oameni de știință și profesori din universități, laboratoare guvernamentale, companii, organizații non-profit etc. Sediul central al ONR se află în cartierul Ballston al orașului Arlington, statul Virginia, și are birouri în Santiago (Chile), Londra, Praga, Singapore și Tokyo.

⁴⁾  MITLL (MIT Lincoln Laboratory) este un centru de cercetare și dezvoltare al Departamentului Apărării al Statelor Unite, situat în Lexington, statul Massachusetts. Are drept scop aplicarea tehnologiei avansate în probleme de securitate națională. Laboratorul oferă o bază tehnică electronică militară. Activitățile de cercetare și dezvoltare se axează pe realizarea tehnologiilor pe termen lung, precum și pe realizarea de prototipuri ale sistemelor, pe experimente și pe demonstrații.

⁵⁾  NVIDIA Corporation este o companie multinațională americană cu sediul în Santa Clara (Silicon Valley), statul California, specializată în producerea de procesoare grafice pentru calculatoare personale, pentru stații grafice și pentru dispozitive electronice mobile. Mărcile cele mai cunoscute ale NVIDIA sunt seriile GeForce (pentru jocuri) și Quadro (pentru stații grafice).