Zdi se, da ne mine teden, brez več novic o tem, kako nam bodo droni olajšali življenje ali kaj lahko zdaj naredijo, da nas zabavajo. Pred kratkim so bila poročila o letečih napravah, ki so na tečaju v Severni Dakoti dostavljale hrano golfistom in jih uporabljale kot rezervne plesalce na Drakejevih nastopih.
Toda daleč od zadnjih devetih in koncertnih stopenj avtonomna leteča vozila poslujejo resno, od pomoči pri reševanju življenj med orkani do posojanja ostarelih kmetov. In če se bo zgodil raziskovalni projekt univerze Rice, bi roj dronov nekega dne lahko sodeloval pri zaznavanju strupenih plinov v atmosferi in določil varen obod.
Podprti z nedavno donacijo Nacionalne znanstvene fundacije v višini 1, 5 milijona dolarjev, se bodo znanstveniki v sodelovanju z Baylor College of Medicine and Technology For For, neprofitnim organizacijam iz Houstona, osredotočili na to, da bodo droni preiskali, kje se nevarno onesnaženje razširi po eksplozijah ali puščanju še posebej po ekstremnih vremenskih dogodkih.
Dejansko je opazil Edward Knightly, inženir elektrotehnike in računalništva, ki je vodil raziskave, da se je tovrstna bližnja nesreča zgodila nedaleč po orkanu Harvey lani, ko so prvi odzivniki zboleli zaradi uhajanja plina iz kemične tovarne blizu Houstona.
"Prvi odzivniki so postavili obod približno dva kilometra in pol, da bi opozorili prebivalce soseske, " pravi. "Toda ti prvi odzivalci so bili sami hospitalizirani. Obod je bil preblizu vira, vendar tega niso vedeli. Nihče ni vedel.
"In to je odličen primer, kam smo lahko z varne razdalje poslali drone in ugotovili, kje je varna meja, vpliv vetra, ali je prišlo do kemičnih reakcij v zraku. Iskanje in postavljanje pravih meja je zapletena odločitev in mislimo, da bi lahko brezpilotni vozički bili v veliko pomoč pri tej odločitvi. "
Razmišljanje majhno
Toda dajanje dronov zmožnosti prepoznavanja hlapnih plinov v realnem času prinaša nekaj velikih izzivov. Ali lahko za začetek zmanjšate učinkovite senzorje na velikost in težo, ki se lahko prilegajo na drona? Skupina sodeluje s Frankom Tittelom, profesorjem emeritusov na Riceu in pionirjem pri uporabi laserjev za zaznavanje podpisov molekul.
"Senzorje moramo skrčiti na kilogram ali pol ali manj, " pravi Knightly. »Razvil je načine, kako laserji zaznajo koncentracijo plina za najrazličnejše pline. Običajno pa oblikuje sisteme, ki jih je mogoče uporabiti na terenu. Nikoli mu ni bilo treba ustvariti senzorjev s to omejitvijo mase ali velikosti. "
Večji poudarek projekta na tej točki je bil zaostriti inteligenco brezpilotne flote, znane kot ASTRO. Medtem ko bo poudarek v prihodnosti usmerjen na zmogljivosti zaznavanja plina, je ASTRO-ovo učenje dosegalo širše področje. Cilj je bil razviti sistem, v katerem bi lahko brezpilotni letali sodelovali - brez človeškega posredovanja - pri iskanju predmetov.
Knightly razlaga, da je ekipa usposobila svojo floto štirih brezpilotnih letal, da bi izsledila brezžično napravo, vključno s tisto na premikajočem se vozičku za golf. In to se naredi "zunaj omrežja", ne da bi človek na terenu stvari usmerjal z daljinskim upravljalnikom.
"Želimo, da mreža dronov ne le leti med seboj, ampak tudi če komunikacija zrak-zemlja ni na voljo, " pravi. "Če je ekstremno vreme in infrastruktura propada, še vedno želimo, da bi lahko pošiljali drone za zbiranje informacij o nevarnem območju."
Preden začnejo karkoli slediti, droni uporabljajo svojo umetno inteligenco, da spoznajo svojo okolico. Knightly navaja "fazo iskanja in učenja." Droni se začnejo z misijami, tako da se najprej razširijo tako, da dobesedno polagajo zemljo in ves čas komunicirajo med seboj, tako da se ne naberejo na enem območju.
"Preden lahko na primer najdejo in sledijo brezžični napravi, je pomembno, da se naučijo okolja, " pravi Knightly. "Je veliko dreves? Visoke zgradbe? Ali pa gre za široko odprte prostore? Cilj je spoznati okolje, da bodo lahko natančno spremljali. "
Roj in sled
Nato preidejo na drugo fazo, ki jo imenujejo "roj in sled". Ko je ciljni objekt brezžična naprava, so ugotovili, kje je njen signal najmočnejši, in tam se droni združijo kot roj . V primeru nevarnega dogodka je lahko odkritje plina najmočnejše.
"Ugotovijo, da je to tisto, kar bi morali meriti, zato pojdimo zbrati nekaj podatkov visoke ločljivosti, " pravi Knightly.
"Seveda imajo vsi plini svoje spektralne podpise, " doda. "Ko se droni ugasnejo, bo nastala mešanica različnih plinov. Ne bo jasen signal samo enega. Tako potrebujemo drone, da se seznanimo z okoljem, ga primerjamo s statističnimi osnovnimi modeli, ki smo jih razvili, nato pa lahko prepoznamo vire nevarnih izpustov in meje širjenja. "
Luca Mottola, izredni profesor na oddelku za elektroniko, informacije in bioinženirstvo na politehnični univerzi v Milanu, je prepričan, da je to "paradigmatičen primer", ko so droni lahko bolj učinkoviti kot katera koli druga tehnologija.
"Sposobnost neomejenega gostovanja, hkrati pa prenašajo bogate obremenitve senzorjev, jim ponuja edinstven nabor sposobnosti, " pravi Mottola, vodilni strokovnjak za brezžična in brezžična senzorska omrežja. "Trenutno na voljo tehnologija za reševanje podobnih scenarijev se v veliki meri opira na človeško posredovanje in je zato počasnejša in nagnjena k napakam.
"Torej, vpliv uporabe tehnologije brezpilotnih letal je zato večkrat. Hitrejše odzivanje lahko zagotovi boljšo zaščito sredstev, omeji škodo na strukturah in izboljša vpliv na življenje ljudi."
Raziskovalci Rice upajo, da bodo končno preizkusili svoje plinske zaznavne dronove na idealni lokaciji v bližini - ladijski kanal Houston s številnimi kemičnimi rafinerijami in industrijskimi predelovalnimi obrati. Ko bo projekt nadaljeval, bi se lahko flota razširila na kar deset dronov.
Ekipa je razvila tudi mobilno aplikacijo z mislijo, da bi lahko s pomočjo ugotovitev tipalov drona poslala opozorila o kakovosti zraka v realnem času na telefone prebivalcev.
"Pripeljali bi zdravnike, ki bodo pomagali določiti pragove za skupnost, " pravi Knightly. "Kdaj je tipičen dan? In kdaj je dan zavetje? "
