ПОСЛЕЗАВТРА

Мини-роботы научились находить путь домой по примеру муравьев

Инженеры Делфтского технического университета (Нидерланды) предложили упрощенную систему навигации для миниатюрных роботов, в основе работы которой лежит принцип навигации муравьев. Результаты тестов показали, что такая навигация требует минимальных вычислительных ресурсов и потому идеально подходит для роботов особо малых размеров.

 Миниатюрные роботы весом от десятков до нескольких сотен грамм, предлагают множество преимуществ в решении повседневных задач, а их низкая стоимость означает возможность развертывания целых флотилий таких помощников. Тем не менее миниатюрные размеры также накладывают весьма серьезные ограничения на вычислительные ресурсы таких машин, а значит и на систему навигации. Одним из решений может стать перенос вычислений на внешние источники посредством беспроводной связи, однако это не всегда технически возможно и оправдано. По этой причине многие исследователи обратились за помощью в мир живой природы, где особый интерес вызывает навигация насекомых. Оказалось, что насекомые, обладая весьма скромными сенсорными и вычислительными способностями, все-таки без проблем преодолевают большие расстояния и успешно находят путь домой.

 Изучая поведение муравьев, ученые выяснили, что во время путешествий эти насекомые успешно сочетают две стратегии навигации: отслеживание собственного движения (т.н. одометрия) и визуальные ориентиры (т.н. «зрительная память»). И если одометрия уже хорошо изучена даже на нейронном уровне, то природа работы т.н. «зрительной памяти» все еще вызывает вопросы. По одной из версий, насекомое время от времени делает «снимки» окружающей местности, которые впоследствии использует в качестве визуальных ориентиров для нахождения дороги домой. По аналогии со сказкой «Гензель и Гретель», муравей помечает свой путь белыми камешками, в роли которых выступают эти снимки визуальных ориентиров. Таким образом возвращаясь домой, муравью достаточно просто переходить от одного ориентира (камешка) к другому, что требует гораздо меньше вычислительных ресурсов и памяти.

 Испытания такой системы навигации на летающем дроне CrazyFlie весом всего 56 грамм показали, что машина, оборудованная всенаправленной камерой, смогла успешно преодолевать расстояние до 100 метров, затрачивая при этом всего 0,65КБ памяти. При этом все необходимые вычисления происходили на крошечном микроконтроллере, который можно найти на многих недорогих электронных устройствах. Создатели признают, что такая упрощенная система не может конкурировать с полноценными системами навигации, использующими генерацию трехмерных карт, однако в случае миниатюрных роботов это и не требуется.