Скорость ястреба, мозг летучей мыши и акробатика уровня Marvel — у этих дронов есть всё, кроме страха

Китайские исследователи разработали уникальный алгоритм для управления FPV-дронами, позволяющий беспилотникам выполнять сложнейшие акробатические маневры с точностью, превосходящей возможности опытных операторов. При создании системы ученые черпали вдохновение в природе, наблюдая за полетом ястребов-перепелятников, соколов и летучих мышей.

Традиционно производители совершенствовали летные характеристики квадрокоптеров путем установки более мощных моторов и высокоточных датчиков. Однако группа специалистов из Чжэцзянского университета пошла иным путем, сосредоточившись на разработке интеллектуального программного обеспечения. В основу легли передовые алгоритмы планирования движения и принятия решений.

Руководитель проекта, доцент Гао Фэй, рассказал South China Morning Post о ключевой концепции исследования. По его словам, природная мудрость заключается в преобразовании рискованных маневров в действия, повышающие шансы на выживание.

Созданная учеными система состоит из двух основных компонентов. Первый представляет собой интерпретатор намерений, преобразующий желаемый пилотом маневр — будь то переворот или мертвая петля — в последовательность конкретных команд для дрона. Второй компонент отвечает за анализ соотношения риска и выгоды: ИИ оценивает безопасность маршрута, расход энергии и сложность акробатических элементов.

Как отмечает профессор Гао, существующие методы развития беспилотных технологий в основном концентрировались на совершенствовании аппаратной части. Установка более совершенных двигателей и высокоточных сенсоров считалась основным путем прогресса. При этом рациональность самого процесса планирования маневров редко становилась предметом системного исследования.

Результаты испытаний превзошли самые смелые ожидания создателей. Дрон продемонстрировал впечатляющую маневренность при прохождении сложных препятствий, сохраняя устойчивость даже в перевернутом положении. Его движения напоминали полет колибри — столь же точный и грациозный. В прямом состязании с профессиональным пилотом аппарат добился стопроцентной успешности выполнения заданий, тогда как человек-оператор справился лишь с 12,5% испытаний

Особенно важно, что алгоритм позволяет дрону действовать автономно, без опоры на GPS-навигацию или команды от человека. При этом квадрокоптер выполняет маневры плавнее и быстрее обычного, требуя минимум времени на восстановление между сложными элементами пилотажа.

Потенциальные сферы применения новой технологии впечатляют своим разнообразием. В военной области она может повысить живучесть беспилотников в городских условиях и лесистой местности, улучшая их маневренность и точность ударов. Для спасательных операций критически важна способность дронов проникать в узкие пространства обрушенных зданий. Создатели системы видят перспективы её использования при исследовании вулканических жерл и в космических миссиях.

Кинематографисты также могут извлечь пользу из разработки — автономные дроны способны обеспечить исключительно плавную и стабильную воздушную съемку без участия оператора.

Впрочем, текущая версия системы не лишена ограничений. Для планирования траектории алгоритму требуется предварительно составленная карта местности. Пока не реализована поддержка группового полета нескольких дронов и адаптация к незнакомой территории в режиме реального времени. Научная группа продолжает исследования, рассчитывая открыть новые возможности применения квадрокоптеров в экстремальных условиях.