Учёные научили дроны «чувствовать боль»: технология может повысить безопасность беспилотных автомобилей
Учёные из Технологического университета Делфта в Нидерландах и Университета Вагенингена разработали систему, которая позволяет автономному транспорту обнаруживать приближающуюся неисправность по аналогии с тем, как живые организмы ощущают боль. Авторы работы считают, что такой подход может стать важным инструментом повышения безопасности как беспилотных летательных аппаратов, так и автономных автомобилей.
Идея основана на простом биологическом принципе. Когда человек получает травму, то нервная система мгновенно сигнализирует об опасности, заставляя снизить нагрузку и предотвращая дальнейшее повреждение. Исследователи попытались реализовать похожий механизм для механизмов, создав своеобразный цифровой аналог болевой системы.
Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). В основе технологии лежит явление, известное как «критическое замедление» (critical slowing down). Этот подход ранее применялся в экологии для прогнозирования катастрофических изменений сложных систем — например, коллапса экосистем. Учёные обнаружили, что аналогичные закономерности возникают и в технических системах незадолго до потери устойчивости.
Изображение сгенерировано: Nano BananaГлавное отличие нового метода заключается в том, что он не требует заранее подготовленных моделей поведения системы, исторических данных или сложных прогнозных алгоритмов. Вместо этого технология непрерывно анализирует поступающие в реальном времени сигналы от существующих датчиков и выявляет характерные изменения, которые могут свидетельствовать о приближении отказа.
Для проверки метода исследователи использовали квадрокоптеры исследовательского комплекса CyberZoo. В ходе экспериментов они постепенно повреждали лопасти винтов, увеличивая степень разрушения до 55%. Выяснилось, что аппарат начинал терять управляемость уже при повреждении примерно 15% одной из передних лопастей. При этом разработанная система успешно обнаруживала признаки нестабильности ещё до наступления критического состояния.
Руководитель исследования Яспер ван Беерс (Jasper van Beers) сравнил работу алгоритма с человеческим ощущением боли. По его словам, боль даёт человеку немедленную обратную связь о состоянии организма и помогает определить, какие действия остаются безопасными. Современные механизмы, напротив, практически лишены подобной способности к самодиагностике.
Авторы работы считают, что особенно перспективным направлением применения технологии являются автономные автомобили и системы помощи водителю. Беспилотный автомобиль может столкнуться с постепенным отказом датчиков, деградацией исполнительных механизмов или сложными дорожными условиями, однако современные системы часто обнаруживают проблему лишь тогда, когда она уже начинает влиять на безопасность движения.
Поскольку новый подход использует исключительно данные штатных сенсоров, его потенциальное внедрение не потребует установки дополнительного оборудования. Это делает технологию особенно привлекательной для существующих платформ автономного транспорта, включая роботакси.
По мнению исследователей, наделение машин своеобразным «чувством боли» может стать важным шагом на пути к созданию действительно безопасных автономных систем, способных распознавать собственные ограничения ещё до того, как ситуация станет критической.
© iXBT
