Miles de hormigas convergen para seguir el camino más directo desde su colonia hasta su comida y viceversa. Un enjambre de drones no tripulados y de bajo costo mapean rápidamente un derrame de petróleo en alta mar.
¿Qué podrían tener estos eventos en común?
Cada tarea extremadamente compleja es realizada por individuos que siguen reglas muy simples. Pero para que los drones lo hagan, un poco de la magia de la naturaleza debe ser capturada en una fórmula matemática.
"La naturaleza no puede utilizar las matemáticas de manera proactiva, ni tiene previsión. Se comporta de manera impulsada por la retroalimentación, el impulso implícito de adaptación y un cierto grado de aleatoriedad aparente", dijo Souma Chowdhury, PhD, profesora asistente de mecánica y aeroespacialingeniería en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Buffalo. "Pero podemos ver qué tipo de principios matemáticos definen ese comportamiento. Una vez que tenemos eso, podemos usarlo para resolver problemas muy complejos".
Chowdhury está promoviendo una forma de programar un equipo de drones para mapear rápidamente un derrame de petróleo. Sus esfuerzos computacionales, en un documento que fue coautor con los estudiantes de la UB Zachary Ball y Philip Odonkor, se presentaron en enero en el Instituto Americano deForo de Ciencia y Tecnología de Aeronáutica y Astronáutica El estudio, llamado "Un Enfoque de Inteligencia de Enjambre para el Mapeo de Derrames de Petróleo utilizando Vehículos Aéreos No Tripulados", optimizó y simuló un enjambre de cinco drones que puede mapear un derrame de casi un kilómetro de ancho en nueve minutos.
Para hacer que eso funcione, Chowdhury tuvo que superar la falta de ancho de banda de comunicación típico de una red ad hoc voladora y la corta duración de la batería de los drones estándar.
Siguiendo los principios inspirados en parte por la dinámica de una bandada de pájaros, Chowdhury ideó un método para que los drones registraran rápidamente si están sobre el agua, el petróleo o el borde del derrame. Además, los drones suponen que el espacio alrededorel aceite que han visto también es petróleo, aunque se registra como algo menos que seguro. Esta información simple se comparte con los otros drones en el enjambre, en lugar de compartir imágenes o videos reales, lo que requeriría demasiado ancho de banda.
"La comunicación es la base de cualquier enjambre", dijo.
A medida que los drones se mueven de un punto a otro sobre el derrame, evitan sobrepasar el espacio que otros drones ya han cubierto. Por lo tanto, con cinco drones haciendo observaciones cada cinco segundos, el tamaño del derrame se puede determinar rápidamente. Los drones tambiénvuelan a su base, en un bote, cuando sus baterías se agotan. Los drones que los reemplazan en la búsqueda ya tienen la información de todos los otros drones, por lo que evitan ubicaciones previamente mapeadas ". El enfoque temático de mi laboratorio es el desarrollo computacionalenfoques de diseño que se inspiran en la naturaleza ", dijo Chowdhury.
La baja potencia de la computadora, cada dron puede operar con una computadora Raspberry Pi de $ 35, mantiene los costos bajos. El enfoque de Chowdhury logra una tarea compleja utilizando agentes simples.
"No hay necesidad de interacción humana durante toda su misión", dijo. "Ese es el gran problema".
Otro gran problema es el costo. El enfoque de Chowdhury supone aviones no tripulados simples y asequibles, lo que lo hace accesible para muchas más personas. "Esta tarea se puede lograr con aviones no tripulados que cuestan menos de $ 1,000. Todo lo que necesitan es tenerun simple sistema de cámara montable con drones y usar nuestro software ", dijo.
Evitar colisiones es otro desafío para el enjambre, y aquí también, Chowdhury está siguiendo las reglas simples de la naturaleza. En un trabajo reciente reportado por la Universidad de Queensland, los investigadores observaron muy cuidadosamente cómo los loros nunca chocaban entre sí. Observaron a través de experimentos en túneles quesiempre giran a la derecha, una regla simple que mantiene a salvo a todos los miembros del rebaño.
El laboratorio de Chowdhury está explorando cómo, utilizando principios similares, los drones pueden girar preventivamente un cierto ángulo hacia la derecha cuando perciben a otro miembro volador del enjambre. Él está escribiendo eso en un documento complementario que se presentará a otra conferencia internacional más tarde esteaño.
Los drones enjambre podrían usarse en otros lugares, como mapear incendios forestales u otros desastres naturales. Es posible que puedan usarse para ayudar a localizar a las personas atrapadas después de un terremoto cambiando el tipo de cámaras utilizadas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Buffalo . Original escrito por Grove Potter. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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