Стаи дронов учатся искать и тушить лесные пожары
Исследователи из Института науки Индианы (IISc) предложили использовать группы дронов для происка и тушения лесных пожаров. «Решением может стать рой дронов», — говорит Суреш Сундарам, профессор кафедры аэрокосмической техники IISc.
Хотя они еще не использовались в штате Индиана, применение дронов не является чем-то совершенно новым. Но в новом исследовании, команда Сундарама предлагает пойти дальше в развитии этой технологии. Ученые предложили использовать несколько скоординированных групп дронов, которые действуют при тушении пожаров сообща.
«К тому времени, когда кто-то обнаруживает пожар и сообщает о нем, он уже начинает распространяться и его невозможно потушить с помощью одного дрона», — говорит Сундарам. «Вам нужен рой дронов, которые смогут общаться друг с другом».
Ученые разработали алгоритм, который позволит рою действовать скоординированно, но каждый из дронов будет способен принимать и самостоятельные решения. При гипотетическом сценарии, когда объявляется тревога о пожаре, рои дронов поднимаются в воздух, причем каждый дрон вооружен камерами, тепловыми и инфракрасными датчиками и датчиками температуры. Все это оборудование необходимо, чтобы найти место возгорания.
Как только пожар обнаружен, ближайший к нему дрон становится центром роя и «зовет» к себе других. Дрон сам рассчитывает площадь и силу возгорания, потенциальные направления распространение огня, и решает, сколько дронов необходимо для тушения.
«Эти решения принимаются дронами», — говорит Сундарам. «Они определяют, какой кластер огня будет распространяться быстрее, и выделяют необходимое количество дронов для его тушения, в то время как остальные дроны ищут другие кластеры огня».
Дроны охотятся на пожар
Алгоритм поиска пожара, разработанный командой, является ключом к поведению дронов. Поиск огня не может быть совсем случайным, поскольку область исследования будет слишком большой и поиск будет неэффективным. Чтобы решить эту проблему, исследователи проанализировали поведение морского хищника Oxyrris marina.
«Во время поиска пищи он сначала делает более длинные шаги, чтобы исследовать территорию. Как только он почувствует, что приблизился к источнику пищи, он уменьшает длину шага, а затем начнет исследовать территорию более детально», — объясняет Джози Джон, ведущий автор исследования.
Команда решила включить это тип поведения в свой алгоритм. «Датчики температуры в дронах определяют минимальное пороговое значение. Когда оно достигается, дроны сокращают шаг поиска, потому что пожар близко», — объясняет Джози Джон.
Преимущество использования дронов, отмечает Сундарам, заключается в том, что принятие решений децентрализовано, и это обеспечивает максимальную эффективность. К месту возгорания собирается ровно столько дронов, сколько нужно для ликвидации огня, а в это время остальные дроны будут продолжать поиск других мест возгорания.
Исследователи протестировали конкретные компоненты модели, такие как обнаружение пожара с помощью искусственного интеллекта с помощью тепловизионных камер и точный механизм сброса полезной нагрузки для тушения. Ни одна капля не должна пропасть даром. Технологии еще прошли полевые испытания. В дальнейшем ученые планируют объединить действия дронов с беспилотными наземными транспортными средствами, которые будут подвозить средства тушения огня и служить заправочными станциями.
Рои дронов могут быть полезны во время других стихийных бедствий, таких как наводнения и землетрясения, для обнаружения выживших, доставки воды, еды и лекарств и налаживания связи.