Вчені навчили дрони відчувати біль задля покращення пілотування

Дослідники з Делфтського технічного університету та Університету Вагенінгена розробили технологію, яка дозволяє дронам самостійно розпізнавати ознаки наближення до втрати контролю й коригувати поведінку ще до того, як стається аварія. В основі розробки — принцип із екології, відомий як «критичне сповільнення».

Це явище добре знайоме екологам: коли екосистема наближається до точки неповернення, вона починає повільніше відновлюватись після збурень. Здоровий ліс швидко оговтується після посухи, але якщо стрес повторюється, відновлення стає дедалі довшим — аж поки навіть незначна кліматична подія не спричиняє масштабний колапс. Науковці з’ясували, що той самий принцип працює і в технічних системах зі зворотним зв’язком — зокрема в дронах, літаках та автономних транспортних засобах.

На відміну від традиційних методів моніторингу, які потребують складних фізичних моделей, нова технологія аналізує дані бортових сенсорів у реальному часі й виявляє тонкі зміни в реакції системи на зовнішні збурення. Дослідник Делфтського університету Яспер ван Бірс пояснює підхід через аналогію з людським болем: «Після травми біль одразу сигналізує про стан тіла й допомагає зрозуміти, які дії залишаються безпечними. Машини, як правило, позбавлені такого самоусвідомлення. Нові індикатори, побудовані на даних вимірювань у реальному часі, — це перший крок до того, щоб технічні системи також могли розпізнавати наближення до своїх меж».

Для перевірки концепції команда провела серію експериментів у дослідницькому комплексі Cyber­Zoo Делфтського технічного університету. Вчені навмисно пошкоджували дрони, доводили їх до межі втрати контролю та аналізували льотні дані разом із комп’ютерними симуляціями. Експерименти дозволили встановити, які комбінації пошкоджень, умов польоту та маневрів найбільш вірогідно призводять до нестабільності. Крім того, дослідники продемонстрували: система попередження здатна в режимі реального часу коригувати поведінку дрона після пошкодження — так само, як людина змінює ходу після розтягнення гомілки.

Оскільки технологія спирається на доступні бортові сенсори, а не на дорогі інженерні моделі, автори переконані, що її можна застосувати значно ширше — для прогностичного технічного обслуговування літаків, моніторингу інфраструктури, контролю якості на виробництві та в автономних транспортних засобах. Ван Бірс наголошує, що поєднання авіаційної інженерії та екології відкриває шлях до практичних рішень, народжених із фундаментальної науки.

Результати дослідження опубліковано у виданні Pro­ceed­ings of the Nation­al Acad­e­my of Sci­ences.