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.
