0:00:01.280,0:00:04.936
V mé laboratoři stavíme[br]autonomní létající roboty

0:00:04.960,0:00:06.840
jako je ten, kterého tu vidíte létat.

0:00:08.720,0:00:12.416
Na rozdíl od komerčních dronů

0:00:12.440,0:00:15.080
tento robot nemá žádnou GPS.

0:00:16.160,0:00:17.376
A bez GPS

0:00:17.400,0:00:20.680
je pro roboty těžké určit svou polohu.

0:00:22.240,0:00:26.976
Tento robot používá palubní senzory,[br]kamery a laserové snímače

0:00:27.000,0:00:28.696
a snímá jimi své okolí.

0:00:28.720,0:00:31.776
Rozpoznává prvky v okolním prostředí

0:00:31.800,0:00:34.536
a vzhledem k těmto prvkům[br]pak určuje svou polohu

0:00:34.560,0:00:36.696
za použití triangulační metody.

0:00:36.720,0:00:40.176
Poté dokáže ze všeho,[br]co zjistil, poskládat mapu,

0:00:40.200,0:00:41.936
jakou vidíte za mnou.

0:00:41.960,0:00:45.896
Tato mapa umožňuje robotovi[br]chápat, kde jsou překážky,

0:00:45.920,0:00:48.640
a při letu se vyhnout kolizím.

0:00:49.160,0:00:51.256
Teď vám ukážu několik experimentů,

0:00:51.280,0:00:54.496
které jsme provedli v naší laboratoři,

0:00:54.520,0:00:58.000
kde mohl tento robot létat[br]na větší vzdálenosti než tady.

0:00:58.400,0:01:03.416
Vpravo nahoře vidíte, [br]co vidí robot svojí kamerou.

0:01:03.440,0:01:04.656
A na hlavní ploše –

0:01:04.680,0:01:07.136
ovšem ve čtyřnásobném zrychlení –

0:01:07.160,0:01:09.827
vidíte mapu, kterou si robot sestavuje.

0:01:09.851,0:01:14.136
Je ve vysokém rozlišení a je to[br]mapa chodby kolem naší laboratoře.

0:01:14.160,0:01:16.496
Za chvilku už vletí do naší laboratoře –

0:01:16.520,0:01:19.376
poznáte ji podle toho nepořádku.

0:01:19.400,0:01:20.416
(Smích.)

0:01:20.440,0:01:22.447
Ale to hlavní, co jsem chtěl ukázat

0:01:22.472,0:01:26.056
je, že tito roboti umí[br]vytvářet velmi přesné mapy

0:01:26.080,0:01:28.576
s rozlišením na pět centimetrů,

0:01:28.600,0:01:32.776
takže člověk, který se nachází mimo [br]laboratoř nebo venku mimo budovu

0:01:32.800,0:01:36.016
je může vypouštět,[br]aniž vůbec vstoupí dovnitř,

0:01:36.040,0:01:39.800
a může tak zjišťovat, co se v budově děje.

0:01:40.400,0:01:42.640
S podobnými roboty[br]je ale několik problémů.

0:01:43.600,0:01:45.800
Především je dost velký.

0:01:46.120,0:01:47.800
A protože je velký, je také těžký.

0:01:48.640,0:01:51.680
Proto tito roboti spotřebují[br]na půl kilogramu asi 100 wattů.

0:01:52.360,0:01:54.640
Trvání jejich mise je proto velmi krátké.

0:01:56.000,0:01:57.456
Druhý problém je,

0:01:57.480,0:02:01.376
že mají na palubě velmi drahé senzory –

0:02:01.400,0:02:04.840
laserový skener, kameru[br]a potřebné procesory.

0:02:05.280,0:02:08.320
To neúnosně zvyšuje cenu robota.

0:02:09.440,0:02:12.096
Proto jsme si položili otázku:

0:02:12.120,0:02:15.896
jaký si můžete v obchodě s elektronikou[br]koupit výrobek,

0:02:15.920,0:02:22.200
který je levný, lehký a má zabudované[br]senzory a schopnost provádět výpočty?

0:02:24.080,0:02:26.736
A tak jsme vynalezli létající mobil.

0:02:26.760,0:02:28.696
(Smích.)

0:02:28.720,0:02:34.896
Tento robot používá smartphone[br]Samsung Galaxy, který dostanete v obchodě,

0:02:34.920,0:02:38.936
a potřebujete jen aplikaci, kterou si[br]stáhnete z našeho app store.

0:02:38.960,0:02:43.176
A vidíte, že náš robot čte písmena,[br]v tomto případě písmena "TED",

0:02:43.200,0:02:46.136
dívá se na vrcholy písmen "T" a "E"

0:02:46.160,0:02:49.640
a používá je k triangulaci, takže[br]může samostatně létat.

0:02:50.720,0:02:53.976
Ten joystick tam je jen pro jistotu,[br]aby ho Giuseppe mohl zabít,

0:02:54.000,0:02:55.416
kdyby se robot zbláznil.

0:02:55.440,0:02:57.080
(Smích.)

0:02:58.920,0:03:02.736
Kromě stavby těchto malých robotů

0:03:02.760,0:03:07.560
experimentujeme také [br]s agresivním chováním, jako zde.

0:03:07.920,0:03:13.216
Tento robot nyní letí[br]rychlostí 2-3 metry za sekundu

0:03:13.240,0:03:16.736
a při změně směru [br]sebou agresivně hází a natáčí se.

0:03:16.760,0:03:21.016
To hlavní ale je, že můžeme mít[br]nemší roboty, kteří létají rychleji

0:03:21.040,0:03:24.000
a pouštět se s nimi do těchto[br]velmi neuspořádaných prostředí.

0:03:25.120,0:03:27.176
Na dalším videu vidíte ptáka,

0:03:27.200,0:03:33.096
orla, který s grácií[br]koordinuje svá křídla, oči a pařáty

0:03:33.120,0:03:37.416
při lovu kořisti z vody –

0:03:37.440,0:03:39.336
a náš robot může rybařit právě tak.

0:03:39.360,0:03:40.856
(Smích.)

0:03:40.880,0:03:44.936
V tomto případě ulovil[br]plněnou bagetu s masem a sýrem.

0:03:44.960,0:03:47.360
(Smích.)

0:03:47.680,0:03:50.976
Takže máme robota letícího[br]rychlostí asi tři metry za sekundu,

0:03:51.000,0:03:56.136
tedy více než rychlostí chůze,[br]který za letu na sekundu přesně koordinuje

0:03:56.160,0:04:00.280
své končetiny a pařáty[br]při velmi složitém manévru.

0:04:02.120,0:04:03.336
Další pokus ukazuje,

0:04:03.360,0:04:07.016
jak umí robot přizpůsobit svůj let,

0:04:07.040,0:04:09.416
když potřebuje ovládat zavěšený náklad.

0:04:09.440,0:04:13.240
Závěs je totiž delší, než je rozměr okna.

0:04:13.680,0:04:15.376
Aby to robot zvládl,

0:04:15.400,0:04:19.096
musí se zhoupnout, upravit výšku

0:04:19.120,0:04:21.440
a švihem dostat náklad do otvoru.

0:04:26.920,0:04:29.216
Rádi bychom je ovšem zmenšili ještě více,

0:04:29.240,0:04:32.256
v tom nás nejvíce inspirovaly včely.

0:04:32.280,0:04:35.536
Když se na včely podíváte –[br]tady jsou na zpomaleném videu –

0:04:35.560,0:04:39.280
jsou tak malé[br]a mají tak malou setrvačnou hmotnost,

0:04:39.960,0:04:41.136
(Smích.)

0:04:41.160,0:04:44.696
že je jim to jedno.[br]Klidně se odrazí třeba od mé hlavy.

0:04:44.720,0:04:47.880
Tohle je malý robot,[br]který napodobuje chování včel.

0:04:48.600,0:04:49.816
A menší znamená lepší,

0:04:49.840,0:04:53.376
protože malé rozměry[br]znamenají malou setrvačnou hmotnost.

0:04:53.400,0:04:54.936
A malá setrvačná hmotnost –

0:04:54.960,0:04:57.816
(Bzučení robota, smích.)

0:04:57.840,0:05:00.656
znamená odolnost při kolizích.

0:05:00.680,0:05:02.400
A jste tedy odolnější.

0:05:03.800,0:05:06.836
A tak jsme postavili maličké roboty[br]právě jako ty včely.

0:05:07.000,0:05:09.856
Konkrétně tenhle váží jen 25 gramů,

0:05:09.880,0:05:12.040
má spotřebu jen šest wattů

0:05:12.440,0:05:14.976
a letí rychlostí až šest metrů za sekundu.

0:05:15.000,0:05:17.336
Pokud to přepočteme na jeho velikost,

0:05:17.360,0:05:21.000
je to jako by Boeing 787 letěl[br]desetinásobkem rychlosti zvuku.

0:05:24.000,0:05:26.096
(Smích.)

0:05:26.120,0:05:28.040
Ukážu vám příklad.

0:05:28.840,0:05:34.096
Toto je možná první úmyslná[br]vzdušná srážka, dvacetkrát zpomalená.[br]

0:05:34.120,0:05:36.978
Vzájemná rychlost robotů[br]je dva metry za sekundu

0:05:37.002,0:05:39.482
a dobře to ilustruje základní princip.

0:05:40.200,0:05:45.176
Je tu dvougramová klec z uhlíkových[br]vláken, která brání kontaktu vrtulí,

0:05:45.200,0:05:50.496
ale jinak roboti náraz absorbují[br]a s kolizí se úspěšně vyrovnají.

0:05:50.520,0:05:53.080
Takže malý znamený také bezpečný.

0:05:53.400,0:05:55.416
V mé laboratoři jsme vývoj začali

0:05:55.440,0:05:57.060
u těch velkých robotů

0:05:57.084,0:05:59.896
a nyní jsme přešli k malým.

0:05:59.920,0:06:03.376
A když si vyneseme do grafu,[br]kolik jsme objednávali leukoplasti dříve

0:06:03.400,0:06:05.976
a kolik dnes, ta křivka se blíží nule –

0:06:06.000,0:06:07.960
tito roboti jsou skutečně bezpeční.

0:06:08.760,0:06:11.216
Malé rozměry mají ovšem i některé nevýhody

0:06:11.240,0:06:15.320
a příroda přišla na to,[br]jak je kompenzovat.

0:06:15.960,0:06:19.960
Základní idea je sdružovat se[br]a tvořit velké skupiny, neboli roje.

0:06:20.320,0:06:24.296
A podobně i v naší laboratoři[br]se snažíme vyvinout umělé robotí roje.

0:06:24.320,0:06:25.701
A to je dost náročné,

0:06:25.725,0:06:29.045
protože najednou musíte uvažovat[br]o síťově propojených robotech.

0:06:29.360,0:06:30.656
A v každém z nich

0:06:30.680,0:06:36.296
musíte počítat se souhrou[br]vnímání, komunikace a výpočtů –

0:06:36.320,0:06:41.280
a celá síť je pak[br]poměrně složitá na řízení a správu.

0:06:42.160,0:06:45.456
Z přírody jsme převzali[br]tři organizační principy,

0:06:45.480,0:06:48.640
které nám v podstatě stačí[br]k vývoji našich algoritmů.

0:06:49.640,0:06:54.176
První idea je, že roboti[br]musí vědět o svých sousedech.

0:06:54.200,0:06:57.640
Musí své sousedy umět vnímat[br]a komunikovat s nimi.

0:06:58.040,0:07:00.696
Toto video ilustruje základní ideu.

0:07:00.720,0:07:02.016
Máme čtyři roboty –

0:07:02.040,0:07:06.280
a teď zrovna jednoho z nich unesl[br]lidský operátor, doslova.

0:07:07.217,0:07:09.456
Ale protože roboti spolu interagují,

0:07:09.480,0:07:11.136
vnímají své sousedy,

0:07:11.160,0:07:12.456
v podstatě ho následují.

0:07:12.480,0:07:17.840
Takže jediný člověk[br]může vést celou síť následovatelů.

0:07:20.000,0:07:25.056
A opakuji, není to tím, že by [br]všichni roboti věděli, kam mají letět.

0:07:25.080,0:07:29.400
Jenom reagují na polohu svých sousedů.

0:07:31.720,0:07:35.840
(Smích.)

0:07:36.280,0:07:41.520
Další experiment ilustruje[br]druhý organizační princip.

0:07:42.920,0:07:46.720
Ten souvisí s principem anonymity.

0:07:47.400,0:07:51.696
Klíčové zde je,

0:07:51.720,0:07:55.960
že roboti se nestarají o identitu sousedů.

0:07:56.440,0:07:59.056
Mají za úkol vytvořit kruhovou formaci

0:07:59.080,0:08:02.376
a bez ohledu na to,[br]kolik robotů do formace vpustíte

0:08:02.400,0:08:04.976
nebo kolik jich odeberete,

0:08:05.000,0:08:08.136
každý robot prostě reaguje na své sousedy.

0:08:08.160,0:08:13.136
Ví, že má vytvořit kruh

0:08:13.160,0:08:14.936
a ve spolupráci se sousedy ho vytvoří

0:08:14.960,0:08:18.680
bez centrální koordinace.

0:08:19.520,0:08:21.936
Když to spojíme dohromady,

0:08:21.960,0:08:25.856
třetí idea je dát robotům

0:08:25.880,0:08:30.176
matematický popis tvarů,[br]které mají vytvořit.

0:08:30.200,0:08:33.696
Tvary se mohou v čase měnit

0:08:33.720,0:08:38.216
a vidíte, jak roboti začínají u kruhu,

0:08:38.240,0:08:41.496
mění ho na čtyřúhelník, pak přímku

0:08:41.520,0:08:42.895
a zpět k elipse.

0:08:42.919,0:08:46.536
A dělají to se stejnou[br]bleskovou koordinací,

0:08:46.560,0:08:49.840
jakou vidíme[br]u přirozených rojů, v přírodě.

0:08:51.080,0:08:53.216
A proč se roji vůbec zabývat?

0:08:53.240,0:08:57.360
Řeknu vám o dvou uplatněních,[br]která nás velmi zajímají.

0:08:58.160,0:09:00.536
První souvisí se zemědělstvím,

0:09:00.560,0:09:03.920
asi největším problémem,[br]kterému celosvětově čelíme.

0:09:04.760,0:09:06.016
Jak víte,

0:09:06.040,0:09:09.560
každý sedmý člověk[br]na zemi trpí podvýživou.

0:09:09.920,0:09:13.400
Většina půdy, kterou[br]lze obdělávat, se již obdělává.

0:09:13.960,0:09:17.176
Ale zatímco efektivita[br]většiny systémů na Zemi roste,

0:09:17.200,0:09:20.720
efektivita zemědělské výroby klesá.

0:09:21.080,0:09:25.296
Je to dáno nedostatkem vody,[br]chorobami plodin, změnou klimatu

0:09:25.320,0:09:26.840
a některými dalšími vlivy.

0:09:27.360,0:09:28.840
Jak by mohli roboti pomoci?

0:09:29.200,0:09:33.816
Náš přístup nazýváme[br]přesné farmářství v dané komunitě.

0:09:33.840,0:09:39.216
Hlavní idea je, že pustíme roboty do sadů

0:09:39.240,0:09:42.360
a vyhotovíme přesné modely[br]jednotlivých rostlin.

0:09:42.369,0:09:44.666
Podobně jako u personalizovaného [br]zdravotnictví,

0:09:44.666,0:09:49.336
kde si lze představit individuální[br]přístup ke každému pacientovi,

0:09:49.360,0:09:53.056
chceme vytvořit model každé rostliny

0:09:53.080,0:09:57.216
a moci pak farmáři říkat,[br]jaké každá rostlina potřebuje vstupy –

0:09:57.240,0:10:01.680
přičemž vstupy jsou zde[br]voda, hnojivo a pesticidy.

0:10:02.640,0:10:06.256
Tady vidíte robota,[br]jak postupuje jabloňovým sadem

0:10:06.280,0:10:08.536
a za chviličku uvidíte dva jeho kolegy

0:10:08.560,0:10:10.370
jak dělají totéž na levé straně.

0:10:10.800,0:10:14.456
A společně v podstatě vytvářejí mapu sadu.

0:10:14.480,0:10:17.296
Součástí mapy je i obraz každého stromu.

0:10:17.320,0:10:18.976
(Bzukot robotů.)

0:10:19.000,0:10:20.896
Podívejme se jak ty mapy vypadají.

0:10:20.920,0:10:25.216
Na dalším videu uvidíte kamery,[br]které na tomto robotu používáme.

0:10:25.240,0:10:28.480
Vlevo nahoře je v podstatě[br]standardní barevná kamera,

0:10:29.640,0:10:32.936
vlevo uprostřed je obraz[br]z infračervené kamery

0:10:32.960,0:10:36.736
a vlevo dole z termokamery.

0:10:36.760,0:10:40.096
A na hlavní ploše vidíte vznikat[br]trojrozměrnou rekonstrukci

0:10:40.120,0:10:46.240
jednotlivých stromů v sadu,[br]jak kolem nich senzory prolétají.

0:10:47.640,0:10:51.680
Vyzbrojeni těmito informacemi[br]pak můžeme dělat mnoho věcí.

0:10:52.200,0:10:56.456
První, a možná nejdůležitější,[br]je velmi jednoduchá:

0:10:56.480,0:10:58.920
spočítat plody na každém stromě.

0:10:59.520,0:11:04.056
Když farmáři řeknete,[br]kolik je na stromech plodů,

0:11:04.080,0:11:08.336
může odhadnout úrodu celého sadu

0:11:08.360,0:11:11.200
a optimalizovat všech následující operace.

0:11:11.640,0:11:13.256
Druhá věc, kterou můžeme udělat,

0:11:13.280,0:11:17.776
jsou modely rostlin. Sestavíme[br]jejich trojrozměrné rekonstrukce

0:11:17.800,0:11:20.336
a z nich odhadneme plošný průmět koruny.

0:11:20.360,0:11:24.136
Ten pak vztáhneme[br]k celkové ploše listů na dané rostlině

0:11:24.160,0:11:26.336
a získáme takzvaný index listové plochy.

0:11:26.360,0:11:28.296
A znáte-li index listové plochy,

0:11:28.320,0:11:33.776
máte měřítko toho,[br]nakolik je rostlina schopna fotosyntézy,

0:11:33.800,0:11:36.680
a to zase vypovídá o tom, jak je zdravá.

0:11:37.520,0:11:41.736
Spojením vizuální [br]a infračervené složky můžeme vypočítat

0:11:41.760,0:11:45.056
také indikace jako NDVI –[br]normalizovaný diferenční vegetační index.

0:11:45.080,0:11:47.896
V tomto konkrétním případě vidíte,

0:11:47.920,0:11:50.936
že se některým rostlinám[br]nevede tak dobře jako ostatním.

0:11:50.960,0:11:55.016
To lze z pořízených obrazů jasně určit –

0:11:55.040,0:11:57.256
ne pouze z viditelného obrazu,

0:11:57.280,0:12:00.056
ale z jeho kombinace[br]s infračerveným zobrazením.

0:12:00.080,0:12:01.416
A dále nás zajímá možnost

0:12:01.440,0:12:05.456
zjistit chlorózu v raném stádiu –

0:12:05.480,0:12:06.976
tady je třeba pomerančovník.

0:12:07.000,0:12:09.560
Toto stádium se v podstatě[br]projevuje žloutnutím listů.

0:12:09.880,0:12:13.776
Roboti pozorující strom shora[br]to snadno samostatně zjistí

0:12:13.800,0:12:16.736
a nahlásí farmáři,[br]že v dané části sadu

0:12:16.760,0:12:18.280
je problém.

0:12:18.800,0:12:21.496
Podobné systémy mohou[br]skutečně pomoci, a my předpokládáme

0:12:21.520,0:12:27.336
při použití rojů létajících robotů[br]možné zvýšení výnosů kolem deseti procent

0:12:27.360,0:12:30.576
a hlavně pokles potřebných vstupů,

0:12:30.600,0:12:33.880
například vody, o 25 procent.

0:12:35.200,0:12:40.936
Na závěr bych vás požádal o potlesk[br]pro ty, kdo doslova tvoří budoucnost:

0:12:40.960,0:12:45.880
jsou to Yash Mulgaonkar,[br]Sikang Liu a Giuseppe Loianno,

0:12:45.920,0:12:49.416
autoři těch tří demonstrací,[br]které jste viděli.

0:12:49.440,0:12:50.616
Děkuji vám.

0:12:50.640,0:12:56.560
(Potlesk.)