Minik uçan makineler böceklerin ‘anlık görüntü’ hafızasını taklit edebilir.
Yıllardır bilim kurgu yazarları ve gerçek dünyadaki robotik araştırmaları, düzinelerce hatta yüzlerce küçük, böcek boyutundaki insansız hava aracının geniş alanları otonom olarak araştırmak için birlikte çalıştığı bir geleceğin hayalini kuruyor. Ancak ortada bir sorun var. Bu el tipi, hafif makineler, sürücüsüz arabaların ve diğer daha büyük robotik kuzenlerin dünyalarında bağımsız olarak gezinmelerini sağlayan işlem gücünden ve taşıma kapasitesinden yoksundur. Hollanda’daki Delft Teknoloji Üniversitesi’nden (TU Delft) araştırmacılar şimdi bu ikileme bir çözüm bulmuş olabileceklerine inanıyorlar ve bu çözüm mütevazı karıncayla başlıyor.
Karıncalar ve genel olarak böcekler, yiyecek ve kaynak aramak için uzun yolculuklara çıkma ve sezgisel olarak eve nasıl döneceklerini bilme yetenekleri nedeniyle biyologları uzun zamandır büyülemiştir. Sahra’da yaşayan çöl karıncaları kaybolmadan yuvalarından iki kilometreden fazla uzağa gidebilirler. Bal arıları ise bir pirinç tanesinden daha küçük beyinleriyle neredeyse iki kat daha uzağa gidip gelebilirler. Araştırmacılar özellikle karıncaların adımlarını sayarak ve çevrelerindeki ortamın zihinsel fotoğraflarını çektikleri bir “anlık görüntü modeli” kullanarak yönlerini bulabilecekleri teorisini ortaya atıyor. Daha sonra, seyahat ederken, böcekler etraflarındaki görselleri eşleşene kadar depolanan anlık görüntü ile eşleştirmeye çalışırlar. Sonuç, minimum hafıza ve beyin gücü kullanarak oldukça etkili bir navigasyon aracıdır.
17 Temmuz tarihli Science Robotics dergisinde yazan TU Delft araştırmacıları, bu gözlemleri böcek dünyasından alıp küçük bir kamera ve ucuz bir işlemciyle donatılmış 56 gramlık uçan bir drone’a uygulayıp uygulayamayacaklarını görmek istediler. Araştırmacılar, drone’un referans alması için kapalı bir engel parkuru ve birkaç anlık görüntü oluşturdular. Anlık görüntüler, dronun depolaması gereken toplam görüntü miktarının azaltılmasını sağlamak için aralarında mümkün olduğunca fazla mesafe olacak şekilde yerleştirildi. Bu da drone’un daha az bellek kapasitesine ihtiyaç duyduğu anlamına geliyor.
Minimalist drone’lar konuşlandırıldıktan sonra hafızaya kaydedilen bir anlık görüntüye odaklanabildi ve sonunda ana üssüne dönmeden önce bir zincir halkası gibi parkur boyunca bir noktadan diğerine hareket edebildi. Sonunda, drone sadece 0,65 kiloByte bellek kullanarak parkurun etrafında 100 metre başarıyla dolaşabildi. Böceklerden esinlenen robotun parkuru tamamlaması için gereken tüm görsel hesaplama, genellikle ucuz tüketici elektroniğinde bulunan yaygın bir mikrodenetleyici üzerinde gerçekleşti.
Araştırmacılar, “Deneyler, küçük robotların bile otonom olarak gezinebileceğini gösteriyor” diye yazdı.
Delt Teknoloji Üniversitesi profesörü ve makalenin yazarı Tom van Dijk, enstantane sürecini Hansel ve Gretel masalındaki Hansel’in ekmek kırıntıları ve taşlar bırakarak ikilinin evlerinin yolunu bulmalarına yardımcı olmasına benzetti.
“Hansel yere taş attığında eve geri dönebiliyordu. Ancak, kuşlar tarafından yenen ekmek kırıntılarını attığında, Hans ve Gretel kayboldu,” dedi van Dijk yaptığı açıklamada. “Bizim durumumuzda, taşlar anlık görüntülerdir.”
Van Dijk, “Bir taşta olduğu gibi, bir anlık görüntünün işe yaraması için robotun anlık görüntü konumuna yeterince yakın olması gerekir” diye ekledi. “Eğer görsel çevre anlık görüntü konumundakinden çok farklı olursa, robot yanlış yönde hareket edebilir ve bir daha asla geri dönemeyebilir.”
Böceklerden ilham alan insansız hava araçları uzak, erişilemez alanlarda konuşlandırılabilir
Anlık görüntü deneyleri bir gün küçük insansız hava aracı sürülerinin ağır, karmaşık sensörler ya da GPS gibi harici altyapılar olmadan otonom bir şekilde seyretmesine yardımcı olabilir. Bu basitlik, GPS işlevselliğinin bir seçenek olmayabileceği yoğun kentsel alanlarda veya uzak mağaralarda kullanışlı olabilir. Kamera donanımlı küçük insansız hava araçlarının kendi kendine hareket edebilen sürüleri, erken enfeksiyon belirtileri için ekinleri izlemek, depolarda stok takibi yapmak ve hatta arama ve kurtarma operasyonlarına yardımcı olmak için küçük alanlara sıkışmak için kullanılabilir. ABD de dahil olmak üzere dünyanın dört bir yanındaki askeri güçler, çeşitli boyutlardaki drone sürülerini savaş alanında konuşlandırmanın yollarını zaten test ediyor. Küçük boyutları, bazı büyük robotlarda bulunan lidar veya diğer güçlü 3D haritalama sensörlerini donatmalarını engellese de, TU Delft araştırmacıları bu güç miktarının birçok kullanım durumu için aşırı olabileceğini savunuyor.
Delt Teknoloji Üniversitesi biyo-esinlenmiş insansız hava araçları profesörü ve makalenin ortak yazarı Guido de Croon, “Birçok uygulama için bu fazlasıyla yeterli olabilir” dedi.
“Önerilen böceklerden esinlenen navigasyon stratejisi, küçük otonom robotların gerçek dünyada uygulanmasına giden yolda önemli bir adımdır” diye ekledi.
Hayvanlardan esinlenen robotlar her yerde
Bu anlık görüntü deneyi, hayvanlardan esinlenen robot ve insansız hava araçlarının büyüyen envanterine bir yenisini daha ekliyor. Robotosits daha önce de köpek, kedi, fare, kuş ve hatta bir ton balığının hareketlerinden esinlenen makineler yaratmıştı. Doğal dünya üzerine yapılan sürekli araştırmalara rağmen, hayvanların tam olarak nasıl düşündükleri ve ortalama bir gözlemcinin hafife alabileceği görevleri nasıl yerine getirdikleri hala gizemini koruyor. Muhtemelen hayvan davranışlarına ilişkin daha fazla bilgi, gelişmekte olan robot teknolojilerini etkilemeye devam edecektir.
*Bu yazı Bug brains could help drone swarms find their way home
video başlıklı yazıdan çevrilmiştir.
