Этот робот летает, как колибри, благодаря нейронным сетям

Исследователи из университета Пердю в американском штате Индиана создали небольшого летающего робота, который имитирует полет колибри. Инновационным в этой работе является то, что разработчикам удалось научить нейросеть управлять полетом, который осуществляется с помощью гибких элементов.

В последние годы привлечение к управлению полетом работа нейросетей уже не является необычным. В конце концов, птицы и насекомые миллионы лет учатся летать, не имея заранее установленного алгоритма того, какие движения нужно выполнять для выполнения определенного маневра. Чем легче является летающее существо или механизм, тем больше возникает переменных факторов, которые очень трудно учесть заранее.

via Gfycat

Именно поэтому хорошей идеей является не программирование летучего дрона, а его обучение распознавать ситуацию и реагировать на нее так, как это делают живые существа. К счастью, способные на это компьютерные системы существуют уже много лет.

Научить нейросеть управлять полетом аппарата относительно легко в том случае, если сам аппарат остается недеформируемым, а векторы сил в одних и тех же условиях остаются постоянными. С учетом этого условия, например, можно научить летать квадрокоптер, управляя скоростью вращения каждого из роторов.

Робот с гибкими элементами

Однако в том случае, когда рама квадрокоптера оказывается гибкой, сила тяги и движение воздуха начинают деформировать ее хаотично, и обучение нейросети замедляется практически до нуля. То же самое происходит и с роботом, который имеет аэродинамические плоскости. Как только они начинают выгибаться, управление аппаратом сильно усложняется. Однако в природе птицы летают с помощью крыльев, которые являются достаточно гибкими, особенно если птичка небольшая. Поэтому при правильно подобранном наборе входных параметров и достаточной мощности нейросети можно сделать и совсем маленького летучего работа, однако до сих пор эта задача не была решена.

И вот коллектив авторов из американского университета опубликовал видео, где они испытывают совсем небольшого робота. Искусственное существо парит, быстро махая крыльями, как это делают птички колибри.

Исследовательница Ксиан Денг и ее команда провели несколько лет, изучая, как же летают настоящие колибри, создавая физические модели этого процесса. В конце концов, они поняли, почему надо учить искусственную нейросеть.

Гибкий, легкий и ловкий

Результатом этих исследований стал робот весом в 12 граммов. Хотя, настоящие колибри имеют средний вес около 1 грамма,новый робот по своим свойствам превышает и крошечных птичек, и всех летучих роботов, которые были разработаны ранее. Новый робот способен зависать на одном месте, как квадрокоптер, и поднимать груз в 27 граммов – в 2,5 раза больше собственного веса.

Кроме того, успешное применение нейросети позволило отказаться от большого количества сенсорных данных. Они были необходимы ранее созданным дронам для того, чтобы ориентироваться в пространстве. Вместо этого крошечная механическая птичка, пользуясь довольно ограниченным количеством сенсорной информации строит карту своего окружения, подобно тому, как это делают настоящие птицы. Соответственно, объяснять роботу, как ему добраться до определенной точки, о которой он уже имеет представление, не надо. Он сам выбирает путь к выполнению этого задания.

Новый робот – прежде всего, результат применения достаточно сложных знаний о физике полета к обучению нейросетей. До сих пор их учили анализировать что-то, что люди и сами хорошо понимают. Сейчас машины научились делать то, о чем люди только начинают понимать

01.07.2019

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Добавить комментарий