RoboBees: miniaturní létající roboti napodobují hmyz

  • Vědci vytvořili nový typ miniaturních létajících robotů
  • Velikostí i schopnostmi napodobují jednoduchý hmyz
  • Nejtěžším problémem je zajištění inteligence s malým výpočetním výkonem

Vědci z Cornellovy univerzity řeší problém implementace umělé inteligence do miniaturních létajících robotů RoboBees, které vyrábí inženýři z Harvardu. Zatímco po samotné mechanické stránce nejsou větší problémy, zajistit inteligentní chování bez obřího výpočetního čipu je mnohem těžší výzva.

V případě velkých robotů není s výpočetním výkonem žádný problém. Do velkých konstrukcí se vejdou velké procesory, které mohou mít vysoký výpočetní výkon a poradí si tak i s pokročilejšími neuronovými sítěmi a spoustou dat z hromady senzorů po celém těle robota. U minirobotů o velikosti hmyzu ale žádný takový prostorný luxus není a tak se musí přemýšlet zcela jinak a hlavně extrémně efektivně.

Létání není snadné

Robot RoboBee má velikost přibližně tři centimetry a hmotnost pouze 80 miligramů. V současné generaci sice vyžaduje připojení napájení přes vodič, integrace nějaké budoucí formy baterie či napájení v současnosti ale není zásadní pro samotný výzkum.

Současná mechanická konstrukce využívá technologie Pop-Up MEMS (MicroElectroMechanical Systems), kdy dvě extrémně tenká „křídla“ vibrují 120× za sekundu. Díky tomu se RoboBees z uhlíkové slitiny snadno vertikálně vznesou a to i přes zvýšenou hmotnost kvůli připojenému kabelu od napájení. Na nový design a výrobu jsou inženýři pyšní, problém ale nastává u softwaru.

Aby RoboBees bylo možné reálně použít, musí nejen vzlétnout a letět daným směrem, ale poradit si s fluktuací vzduchu všemi směry, protože to vzhledem k nízké hmotnosti může značně ovlivnit let samotný. Je to zkrátka něco jiného, než když ve vzduchu letí kilový dron oproti něčemu, co nemá ani desetinu gramu. Stačí mírný závan a RoboBee poletí úplně někam jinam.

Efektivní mozek

Vědci se tak inspirovali u hmyzu, který rovněž není vybaven žádným velkým mozkem, ale velmi jednoduchou a efektivní neuronovou soustavou, která je schopná v reálném čase rychle a s minimální spotřebou energie zpracovat omezené množství dat ze senzorů a přizpůsobovat let dle aktuálních podmínek.

Vzhledem k omezenému prostoru i hmotnosti nemohli vědci použít klasické obecné čipy, ale musejí využít rovnou neuročipy, které jsou přímo přizpůsobené pro běh neuronové sítě a jsou tak několikanásobně efektivnější než procesory či grafické karty. V tomto případě musí vše probíhat zcela zjednodušené a výkon se uplatňuje jen na to nejzákladnější zpracování informací ze senzorů (optické, pohybové), které se ale musí přizpůsobovat reálným povětrnostním podmínkám.

Díky tomu by miniaturní létající roboti mohli být i zcela autonomní a jednat na základě daného úkolu někam doletět, něco sledovat a podobně, bez nutnosti manuální interakce od vzdáleného operátora.

Učení zatím jen v simulaci

Aby bylo možné už předem připravit strukturu a vycvičení neuronové sítě, používá se virtuální prostředí, kde dochází k simulaci jak samotné konstrukce RoboBees, tak i vzduchu, respektive dat ze senzorů, které reprezentují například nečekaný prudký vítr z pravé strany a podobně.

Simulátor jde dokonce tak daleko, že si poradí i s učením neuronové sítě dle odlišností mezi jednotlivými vyrobenými kusy RoboBees. Do budoucna se rovněž plánuje integrace více senzorů, které rozšíří možnosti použití RoboBees v reálném prostředí. Tedy až se podaří vyřešit bateriovou (napájecí) část.

Diskuze (5) | Co je to síťová neutralita a proč z ní v USA nyní tak šílí

Témata článku: Věda, Umělá inteligence, Roboti, Čipy, Výzkum, Strojové učení, Neuronová síť, Hmyz, Harvard, Efektivní mozek, Nízká hmotnost, Nový typ, Nejtěžší problém, Napájení, Velký problém, Velký mozek, Omezený prostor, Omezené množství, Grafické karty, Senzor, Cornell, Reálný čas, Nový design, Tělo, Velikost

Určitě si přečtěte