Tidak seminggu berlalu, nampaknya, tanpa berita lanjut tentang bagaimana dron akan menjadikan kehidupan kita lebih mudah atau apa yang dapat mereka lakukan sekarang untuk menghiburkan kita. Baru-baru ini, ada laporan tentang peranti terbang yang menyampaikan makanan kepada para pegolf di sebuah kursus di North Dakota dan digunakan sebagai penari sandaran di pertunjukan Drake.
Tetapi jauh dari peringkat sembilan dan konsert, kenderaan terbang autonomi melakukan perniagaan yang serius, daripada membantu menyelamatkan nyawa semasa ribut taufan untuk memberi pinjaman kepada penuaan. Dan, jika projek penyelidikan Universiti Rice membuahkan hasil, sebuah gerombolan drone dapat satu hari bekerja bersama untuk merasakan gas toksik di atmosfera dan memetakan perimeter yang selamat.
Didorong oleh geran Yayasan Sains Nasional yang bernilai $ 1.5 juta baru-baru ini, para saintis, dengan kerjasama Baylor College of Medicine dan Technology For All, sebuah syarikat bukan keuntungan Houston, akan memberi tumpuan kepada memberikan drone kecerdasan itu untuk menghidu di mana pencemaran berbahaya telah menyebar berikutan letupan atau kebocoran, terutamanya selepas peristiwa cuaca yang melampau.
Sebenarnya, kata Edward Knightly, jurutera elektrik dan komputer yang mengetuai penyelidikan itu, jenis bencana dekat yang berlaku tidak jauh selepas Hurricane Harvey tahun lalu apabila responden pertama mengalami kecacatan oleh kebocoran gas dari kilang kimia berhampiran Houston.
"Para responden pertama masuk untuk menubuhkan perimeter kira-kira dua setengah kilometer untuk memberi amaran kepada penduduk kejiranan, " katanya. "Tetapi responden pertama yang dirawat di hospital sendiri. Perimeter terlalu dekat dengan sumber, tetapi mereka tidak tahu itu. Tiada siapa yang tahu.
"Dan, itulah contoh hebat di mana kita boleh menghantar dron dari jarak yang selamat dan mereka dapat mengetahui di mana batas yang selamat, kesan angin, sama ada terdapat reaksi kimia di udara. Mencari dan menetapkan sempadan yang betul adalah satu keputusan yang rumit, dan kami percaya dron boleh menjadi pertolongan besar dalam membuat keputusan itu. "
Berfikir kecil
Tetapi memberikan drone keupayaan untuk mengenal pasti gas yang tidak menentu secara real-time membawa beberapa cabaran besar. Sebagai permulaan, bolehkah sensor yang berkesan dikecilkan kepada saiz dan berat yang dapat disesuaikan dengan drone? Pasukan ini bekerja dengan Frank Tittel, seorang profesor emeritus di Rice dan perintis dalam penggunaan laser untuk mengesan tanda tangan molekul.
"Kita perlu mengecilkan sensor sehingga satu kilogram atau kurang, " kata Knightly. "Dia mengembangkan cara untuk laser untuk merasakan kepekatan gas untuk pelbagai jenis gas. Tetapi biasanya, beliau merancang sistem untuk digunakan di lapangan. Dia tidak pernah berurusan dengan membuat sensor dengan kekangan massa atau saiz ini. "
Kebanyakan tumpuan projek ke tahap ini adalah untuk mengasah kecerdasan armada drone, yang dikenali sebagai ASTRO. Walaupun tumpuan ke hadapan akan keupayaan pengesan gas, pembelajaran ASTRO lebih luas dalam skop. Matlamatnya adalah untuk membangunkan sistem di mana dron boleh bekerja bersama-sama tanpa intervensi manusia untuk mencari objek.
Knightly menjelaskan bahawa pasukan telah melatih armada empat drone untuk menjejaki peranti tanpa wayar, termasuk satu di gerai golf bergerak. Dan, ia dilakukan "off-the-grid, " tanpa manusia di atas tanah mengarahkan perkara-perkara dengan alat kawalan jauh.
"Kami menginginkan rangkaian pesawat terbang bukan sahaja dapat terbang di antara mereka, tetapi walaupun tidak terdapat komunikasi udara ke udara, " katanya. "Sekiranya cuaca dan infrastruktur yang melampau turun, kami masih mahu menghantar drone untuk mengumpulkan maklumat tentang kawasan berbahaya."
Sebelum mereka mula mengesan apa-apa, drone menggunakan kecerdasan buatan mereka untuk mengetahui tentang persekitaran mereka. Itulah yang Knightly merujuk sebagai "fasa mencari dan belajar." Drone memulakan misi dengan menyebarkan dahulu secara harfiah untuk mendapatkan sebidang tanah, sepanjang masa berkomunikasi satu sama lain sehingga mereka tidak bertemu di satu kawasan.
"Sebelum mereka dapat mencari dan menjejaki peranti wayarles, misalnya, penting bagi mereka untuk mempelajari alam sekitar, " kata Knightly. "Adakah terdapat banyak pokok? Bangunan yang tinggi? Atau adakah ruang terbuka luas? Matlamatnya adalah untuk mempelajari alam sekitar supaya mereka boleh mengesan dengan tepat. "
Swarm dan trek
Kemudian mereka bergerak ke fasa dua, yang tepat dipanggil "kawanan dan jejak." Sekali lagi, apabila objek sasaran adalah peranti wayarles, mereka telah mengenal pasti di mana isyaratnya adalah yang paling kuat, dan di sinilah pesawat terbang bersatu sebagai gerombolan . Sekiranya berlaku kejadian berbahaya, ia boleh menjadi tempat bacaan gas adalah yang paling kuat.
"Mereka menentukan bahawa ini adalah apa yang kita harus mengukur, jadi mari kita mengumpul beberapa data resolusi tinggi, " kata Knightly.
"Sudah tentu, semua gas mempunyai tanda tangan spektrum mereka sendiri, " tambahnya. "Apabila pesawat keluar, akan ada campuran gas yang berbeza. Ia tidak akan menjadi isyarat jelas hanya satu. Oleh itu, kita memerlukan dron untuk belajar tentang alam sekitar, membandingkannya dengan model baseline statistik yang telah kita usahakan, dan kemudian dapat mengenalpasti sumber-sumber pelepasan berbahaya dan sempadan di mana mereka telah tersebar. "
Luca Mottola, seorang profesor di Jabatan Elektronik, Maklumat dan Bioengineering di Politeknik University of Milan, percaya ini adalah "contoh paradigma" apabila dron boleh lebih berkesan daripada teknologi lain.
"Keupayaan untuk berkeliaran tidak terkawal, sambil membawa muatan sensor yang kaya, memberikan mereka satu kebolehan unik, " kata Mottola, seorang pakar terkemuka di rangkaian sensor tanpa wayar dan drone. "Teknologi yang ada saat ini untuk menangani senario yang sama sangat bergantung pada intervensi manusia dan oleh karenanya cara lebih lambat dan rentan terhadap kesilapan.
"Oleh itu, kesan penggunaan teknologi pendaratan banyak sekali. Menjawab lebih cepat dapat memberikan perlindungan aset yang lebih baik, membatasi kerosakan pada struktur dan memperbaiki kesan terhadap kehidupan manusia."
Para penyelidik Rice berharap untuk akhirnya menguji dron gas-sensing mereka di lokasi yang ideal di dekatnya - Houston Ship Channel, dengan pelbagai kilang kimia dan kilang pemprosesan perindustrian. Apabila projek diteruskan, armada boleh berkembang kepada sebanyak sepuluh dron.
Pasukan ini juga telah membangunkan aplikasi mudah alih dengan idea bahawa ia boleh menggunakan penemuan sensor drone untuk menghantar amaran kualiti udara masa nyata kepada telefon penduduk.
"Kami akan membawa doktor untuk membantu menetapkan ambang untuk komuniti, " kata Knightly. "Bilakah hari biasa? Dan bilakah hari untuk berlindung di tempat? "
