Helikoptery uczą się latać i przerastają swoich mistrzów

Helikoptery uczą się latać i przerastają swoich mistrzów

Naukowcy ze Stanford opracowali system sztucznej inteligencji, który umożliwia helikopterom uczyć się nawzajem. Obserwują one jak konkretne manewry wykonywane są przez inne helikoptery i uczą się je naśladować. Efektem ich pracy jest autonomiczny helikopter, który potrafi samodzielnie wykonać przeróżne skomplikowane ewolucje podczas pokazów lotniczych.

Ewolucje te są „o wiele trudniejsze niż wykonywane przez jakikolwiek inny sterowany przez komputer helikopter,” – powiedział Andrew Ng, profesor kierujący badaniami.

Pokazy lotnicze są ważną demonstracją ‘uczenia poprzez praktykę’ podczas którego roboty uczą się obserwując eksperta, a nie poprzez mozolną pracę programistów, którzy tworzą gotowe instrukcje. System sztucznej inteligencji ze Stanford uczy się latania poprzez ‘podglądanie’ helikopterów sterowanych drogą radiową przez pilota Garetta Oku. „Garett może wziąć dowolny helikopter, nawet taki, którego nigdy wcześniej nie widział, i wyczyniać nim niesamowite akrobacje.” – powiedział Adam Coates, jeden z uczestników projektu. „Zawsze zastanawiało nas, czemu komputery nie potrafią takich rzeczy?” – dodał Coates.

Okazało się, że potrafią. Grupa ze Stanford wyposażyła zwykły kupiony helikopter sterowany radiem w swój system. Przez pięć minut śmigłowiec wykonywał niesamowite akrobacje nieodstępne dla maszyn pilotowanych przez ludzi, ani innych zdalnie sterowanych helikopterów.

„Myślę, że gama manewrów, które jest on w stanie wykonać jest obecnie najszersza spośród wszystkich autonomicznych helikopterów.” – powiedział Eric Feron, profesor astronautyki i aeronautyki Georgia Tech, który pracował przy bezzałogowych helikopterach na MIT. „Ale, co jest jeszcze bardziej w tej technologii imponujące, to sposób w jaki te maszyny uczą się tych ewolucji poprzez obserwowanie innych. To zdumiewające.” – dodał.

Tworzenie oprogramowania dla robotów helikopterów jest zadaniem niezwykle trudnym, gdyż są one w powietrzu bardzo niestabilne. „Helikopter nie chce lecieć. Zawsze myśli tylko o tym jak się rozbić,” – powiedział Oku, pilot.

We wczesnej fazie projektu naukowcy próbowali stworzyć gotowy zestaw komend dla helikoptera, jednak pozwoliły one wykonywać tylko te najprostsze ewolucje. Przy trudniejszych, zupełnie zawodziły. Nie sprawdziło się również podejście polegające na kopiowaniu ruchów pilota, gdyż zupełnie nie radziło sobie ono ze zmieniającymi się warunkami, jak choćby wiatr.

Naukowcy namówili więc Oku oraz innych pilotów, by wykonali serie ewolucji jak podczas pokazów lotniczych i całość dokładnie sfilmowali. Oku powtarzał każdy manewr po kilka razy i okazało się, że za każdym trajektoria lotu nieco się różni. Jednakże algorytm stworzony przez zespół Ng pozwolił wyłowić optymalną trajektorię lotu, co sprawiło, że autonomiczny helikopter wykonuje ewolucje lepiej i precyzyjniej niż sam Oku.

Podczas lotu cześć aparatury zamontowana jest w helikopterze, a część znajduje się na ziemi. Przez cały czas monitoruje ona pozycję, kierunek, orientację, prędkość, przyspieszenie oraz spin helikoptera w kilku wymiarach. Naziemny komputer przetwarza dane opracowując nowy kierunek lotu i przekazuje go do helikoptera droga radiową 20 razy na sekundę.

W helikopterze zamontowane są przyspieszeniomierze, żyroskopy oraz magnetometry. Precyzyjne położenie jednostki określane jest albo przez system GPS, którego odbiornik znajduje się na pokładzie, albo przez kamery znajdujące się na ziemi.

Autonomiczne helikoptery mogą posłużyć do szukania min lądowych w obszarach objętych walkami, albo do obserwowania pożarów lasów w czasie rzeczywistym, co zapewniłoby strażakom aktualne informacje i umożliwiłoby szybszą reakcję. Dziś muszą oni korzystać z informacji, które otrzymuja z kilkugodzinnym opóźnieniem.

(lk)