Не минава и седмица, без повече новини за това как дроновете ще направят живота ни толкова по-лесен или какво могат да направят сега, за да ни забавляват. Съвсем наскоро имаше съобщения за летящите устройства, доставящи храна на голфъри на курс в Северна Дакота и използвани като резервни танцьори в шоутата на Дрейк.
Но далеч от задните девет и концертни сцени, автономните летящи превозни средства правят сериозен бизнес, от това да помогнат за спасяването на живота по време на урагани, до отпускането на ръка на застаряващите фермери. И ако изследователският проект на университета Райс се сбъдне, рояк от дронове може един ден да работи заедно, за да усети токсичните газове в атмосферата и да очертае безопасен периметър.
Подсилени от неотдавнашната безвъзмездна помощ от Националната научна фондация в размер на 1, 5 милиона долара, учените в сътрудничество с Колежа по медицина и технологии за всички в Бейлор, нестопанска организация в Хюстън, ще се съсредоточат върху предоставяне на дронове на разузнаването, за да издушат къде се е разпространило опасно замърсяване след експлозии или течове, особено след екстремни метеорологични събития.
Всъщност, отбеляза Едуард Найтли, електрическият и компютърен инженер, който ръководи изследванията, подобен вид бедствие се случи недалеч след урагана Харви миналата година, когато първите реагиращи лица бяха изложени от изтичане на газ от химически завод край Хюстън.
„Първите реагиращи лица влязоха в периметър от около два километра и половина, за да предупредят жителите на квартала“, казва той. „Но тези първи респонденти са били хоспитализирани. Периметърът беше твърде близо до източника, но те не знаеха това. Никой не знаеше.
„И това е чудесен пример за това къде можем да изпратим дронове от безопасно разстояние и те да разберат къде е безопасна граница, ефектът на вятъра, дали е имало химически реакции във въздуха. Намирането и определянето на правилните граници е сложно решение и смятаме, че дроновете могат да бъдат от голяма полза за вземането на това решение. "
Мислейки малки
Но даването на дронове на способността да идентифицират летливите газове в реално време носи някои големи предизвикателства. Като начало, могат ли да бъдат намалени ефективните сензори до размер и тегло, които могат да се поберат на дрон? Екипът работи с Франк Тител, емерит професор в Райс и пионер в използването на лазери за откриване на подписите на молекулите.
„Трябва да свием сензорите до един килограм и половина или по-малко“, казва Найтли. „Той е разработил начини за лазери да усещат концентрации на газ за най-различни газове. Но обикновено той проектира системи, които да се използват на земята. Никога не му се е налагало да се занимава с създаването на сензори с това ограничение на масата или размера. "
Голяма част от фокуса на проекта към този момент е да се изостри интелигентността на безпилотния флот, известен като ASTRO. Докато фокусът напред ще бъде върху газо-сензорните способности, обучението на ASTRO има по-широк обхват. Целта е била да се разработи система, в която дроновете да могат да работят заедно - без човешка намеса - да намерят обекти.
Найтли обяснява, че екипът е обучил своя флот от четири дрона за проследяване на безжично устройство, включително едно на движеща се количка за голф. И се прави „извън мрежата“, без човек на земята да насочва нещата с дистанционно управление.
„Ние искаме мрежата от дронове не само да могат да летят помежду си, но дори и да няма комуникация въздух-земя“, казва той. "Ако има изключително атмосферно време и инфраструктурата не работи, все още искаме да можем да изпращаме дронове, за да събираме информация за опасен район."
Преди да започнат да проследяват каквото и да било, дроновете използват своя изкуствен интелект, за да научат за своето обкръжение. Knightly нарича това „фаза на търсене и учене“. Дроновете започват мисии, като първо се разпространяват, за да получат буквално земя, като непрекъснато общуват помежду си, за да не се събират в една област.
„Преди да успеят да намерят и проследят безжично устройство, например, за тях е важно да научат околната среда“, казва Найтли. „Има ли много дървета? Високи сгради? Или това са широко отворени пространства? Целта е да научите околната среда, за да могат те да проследяват точно. "
Рояк и следа
След това преминават към фаза втора, която умно се нарича „рояк и следа“. Отново, когато целевият обект е безжично устройство, те идентифицират къде сигналът му е най-силен и точно там дроновете се събират като рояк, В случай на опасно събитие може да се види, че отчитането на газ е най-силно.
"Те определят, че това е, което трябва да измерваме, така че нека да съберем някои данни с висока разделителна способност", казва Найтли.
„Разбира се, всички газове имат свой спектрален подпис“, добавя той. „Когато дроновете излязат, ще има смес от различни газове. Няма да е ясен сигнал само за един. Така че ние се нуждаем от дроновете, за да научим за околната среда, да я сравним със статистическите базови модели, които сме разработили, и след това да можем да идентифицираме източниците на опасни емисии и границите на мястото, където са се разпространили. "
Лука Мотола, доцент в катедрата по електроника, информация и биоинженеринг в Миланския политехнически университет, смята, че това е „парадигматичен пример“ за това, когато дроновете могат да бъдат по-ефективни от всяка друга технология.
„Способността да се скитат без ограничения, но същевременно носи богати полезни натоварвания на сензорите, им дава уникален набор от способности“, казва Mottola, водещ експерт по безжични и безжични сензорни мрежи. „В момента наличната технология за справяне с подобни сценарии до голяма степен разчита на човешката намеса и следователно е много по-бавна и склонна към грешки.
„Следователно, въздействието на внедряването на дроновата технология е многократно. Реагирането по-бързо може да осигури подобрена защита на активите, да ограничи щетите върху структурите и да подобри въздействието върху човешкия живот.“
Изследователите на Райс се надяват в крайна сметка да изпробват газовите си дронове на идеално място наблизо - корабния кораб в Хюстън, с многобройните си химически рафинерии и промишлени преработвателни предприятия. С напредването на проекта флотът може да се разшири до десет дрона.
Екипът е разработил и мобилно приложение с идеята, че може да използва резултатите от датчиците за дронове, за да изпраща предупреждения за качеството на въздуха в реално време на телефоните на жителите.
„Бихме довели лекари, които да помогнат за определяне на прагове за общност“, казва Найтли. „Кога е типичен ден? И кога е денят за подслон? “
