Ikke en uge går, ser det ud til, uden flere nyheder om, hvordan droner vil gøre vores liv så meget lettere, eller hvad de kan gøre nu for at underholde os. Senest var der rapporter om de flyveenheder, der leverede mad til golfspillere på et kursus i North Dakota og blev brugt som backup-dansere på Drakes shows.
Men langt væk fra de ni tilbage- og koncertfaser gør autonome flyvende køretøjer seriøse forretninger, fra at hjælpe med at redde liv under orkaner til at give aldrende landmænd en hånd. Og hvis et Rice University-forskningsprojekt udnyttes, kunne en sværm af droner en dag arbejde sammen for at mærke giftige gasser i atmosfæren og kortlægge en sikker omkreds.
Forstærket af et nyligt tilskud på $ 1, 5 millioner fra National Science Foundation, vil forskerne i samarbejde med Baylor College of Medicine and Technology For All, en nonprofit i Houston, fokusere på at give droner den intelligens, der skal snuse ud, hvor farlig forurening har spredt sig efter eksplosioner eller lækager især efter ekstreme vejrbegivenheder.
Faktisk bemærkede Edward Knightly, den elektriske og computeringeniør, der ledte forskningen, den slags katastrofe skete ikke langt væk efter orkanen Harvey sidste år, da de første respondenter blev syg af en gaslækage fra et kemisk anlæg i nærheden af Houston.
”De første respondenter gik ind for at oprette en omkreds på cirka to og en halv kilometer for at advare beboerne i kvarteret, ” siger han. ”Men de første respondenter blev selv indlagt på hospitalet. Omkretsen var for tæt på kilden, men de vidste ikke det. Ingen vidste det.
”Og det er et godt eksempel på, hvor vi kunne sende droner i sikker afstand, og de kan finde ud af, hvor der er en sikker grænse, vindenes virkning, om der har været kemiske reaktioner i luften. At finde og sætte de rigtige grænser er en kompleks beslutning, og vi synes, droner kunne være en stor hjælp til at tage denne beslutning. ”
Tænker lille
Men at give droner mulighed for at identificere flygtige gasser i realtid bringer nogle store udfordringer. Kan man begynde med skalere ned effektive sensorer til en størrelse og vægt, der kan passe til en drone? Holdet arbejder med Frank Tittel, en emeritus-professor ved Rice og en pioner i brugen af lasere til at detektere molekylers underskrifter.
”Vi er nødt til at skrumpe sensorerne ned til halvanden kilo eller mindre, ” siger Knightly. ”Han har udviklet måder, hvorpå lasere kan mærke gaskoncentration for en lang række gasser. Men typisk designer han systemer, der skal bruges på jorden. Han har aldrig haft at gøre med at skabe sensorer med denne masse- eller størrelsesbegrænsning. ”
Meget af projektets fokus til dette punkt har været at skærpe intelligensen af droneflåden, kendt som ASTRO. Mens fokus fremover vil være på gasføleregenskaber, har ASTROs læring været bredere i omfang. Målet har været at udvikle et system, hvor dronerne kan arbejde sammen - uden menneskelig indgriben - for at finde genstande.
Knightly forklarer, at holdet har trænet sin flåde på fire droner til at spore en trådløs enhed, inklusive en på en bevægelig golfvogn. Og det gøres "off-the-grid", uden at et menneske på jorden leder tingene med en fjernbetjening.
”Vi ønsker, at netværket af droner ikke kun skal kunne flyve indbyrdes, men selvom der ikke er nogen luft-til-jord-kommunikation tilgængelig, ” siger han. "Hvis der er ekstrem vejr og infrastruktur er nede, vil vi stadig være i stand til at sende droner ud for at indsamle information om et farligt område."
Før de begynder at spore noget, bruger dronerne deres kunstige intelligens til at lære om deres omgivelser. Det er, hvad Knightly refererer til som ”søgning og læringsfasen.” Dronerne starter missioner ved først at sprede sig ud for bogstaveligt talt at få et jordlag, hele tiden kommunikere med hinanden, så de ikke samles i et område.
”Før de f.eks. Kan finde og spore en trådløs enhed, er det vigtigt for dem at lære miljøet, ” siger Knightly. ”Er der en masse træer? Høje bygninger? Eller er det vidt åbne rum? Målet er at lære miljøet, så de kan spore nøjagtigt. ”
Swarm og spor
Derefter går de videre til fase to, som velegnet kaldes ”sværm og spor.” Igen, når målobjektet er en trådløs enhed, har de identificeret, hvor dets signal er den stærkeste, og det er her, at dronerne mødes som en sværm . I tilfælde af en farlig begivenhed kan det være, hvor en gasaflæsning er den stærkeste.
”De bestemmer, at dette er, hvad vi skal måle, så lad os gå ind og samle nogle højopløsningsdata, ” siger Knightly.
”Gasser har selvfølgelig alle deres egne spektrale underskrifter, ” tilføjer han. ”Når dronerne går ud, vil der være en blanding af forskellige gasser. Det vil ikke være et klart signal om kun et. Så vi har brug for dronerne til at lære om miljøet, sammenligne det med statistiske baseline-modeller, vi har udviklet, og derefter være i stand til at identificere kilderne til farlige emissioner og grænserne for, hvor de har spredt. ”
Luca Mottola, lektor ved Institut for Elektronik, Information og Bioingeniørarbejde ved Det Polytekniske Universitet i Milano, mener dette er et "paradigmatisk eksempel" på, når droner kan være mere effektive end nogen anden teknologi.
"Evnen til at strejfe ubegrænset, mens du bærer rig sensor-nyttelast, giver dem et unikt sæt evner, " siger Mottola, en førende ekspert på trådløse og drone-sensornetværk. "Aktuelt tilgængelig teknologi til at tackle lignende scenarier er stærkt afhængig af menneskelig indgriben og er derfor langt langsommere og tilbøjelig til fejl.
”Således er virkningen af implementering af droneteknologi derfor mange gange. Svar hurtigere kan give forbedret beskyttelse af aktiver, begrænse skader på strukturer og forbedre virkningen på menneskers liv.”
Ris-forskerne håber, at de til sidst kan teste deres gasfølsomme droner på en ideel placering i nærheden - Houston Ship Channel, med dens mange kemiske raffinaderier og industrielle forarbejdningsanlæg. Efterhånden som projektet fortsætter, kunne flåden udvides til så mange som ti droner.
Holdet har også udviklet en mobilapp med tanken om, at det kunne bruge dronesensorens fund til at sende advarsler om luftkvalitet i realtid til beboernes telefoner.
”Vi ville indbringe læger for at hjælpe med at sætte tærskler for et samfund, ” siger Knightly. ”Hvornår er det en typisk dag? Og hvornår er det en dag at lægge plads på? ”
