1
00:00:01,280 --> 00:00:04,936
V mé laboratoři stavíme
autonomní létající roboty

2
00:00:04,960 --> 00:00:06,840
jako je ten, kterého tu vidíte létat.

3
00:00:08,720 --> 00:00:12,416
Na rozdíl od komerčních dronů

4
00:00:12,440 --> 00:00:15,080
tento robot nemá žádnou GPS.

5
00:00:16,160 --> 00:00:17,376
A bez GPS

6
00:00:17,400 --> 00:00:20,680
je pro roboty těžké určit svou polohu.

7
00:00:22,240 --> 00:00:26,976
Tento robot používá palubní senzory,
kamery a laserové snímače

8
00:00:27,000 --> 00:00:28,696
a snímá jimi své okolí.

9
00:00:28,720 --> 00:00:31,776
Rozpoznává prvky v okolním prostředí

10
00:00:31,800 --> 00:00:34,536
a vzhledem k těmto prvkům
pak určuje svou polohu

11
00:00:34,560 --> 00:00:36,696
za použití triangulační metody.

12
00:00:36,720 --> 00:00:40,176
Poté dokáže ze všeho,
co zjistil, poskládat mapu,

13
00:00:40,200 --> 00:00:41,936
jakou vidíte za mnou.

14
00:00:41,960 --> 00:00:45,896
Tato mapa umožňuje robotovi
chápat, kde jsou překážky,

15
00:00:45,920 --> 00:00:48,640
a při letu se vyhnout kolizím.

16
00:00:49,160 --> 00:00:51,256
Teď vám ukážu několik experimentů,

17
00:00:51,280 --> 00:00:54,496
které jsme provedli v naší laboratoři,

18
00:00:54,520 --> 00:00:58,000
kde mohl tento robot létat
na větší vzdálenosti než tady.

19
00:00:58,400 --> 00:01:03,416
Vpravo nahoře vidíte, 
co vidí robot svojí kamerou.

20
00:01:03,440 --> 00:01:04,656
A na hlavní ploše –

21
00:01:04,680 --> 00:01:07,136
ovšem ve čtyřnásobném zrychlení –

22
00:01:07,160 --> 00:01:09,827
vidíte mapu, kterou si robot sestavuje.

23
00:01:09,851 --> 00:01:14,136
Je ve vysokém rozlišení a je to
mapa chodby kolem naší laboratoře.

24
00:01:14,160 --> 00:01:16,496
Za chvilku už vletí do naší laboratoře –

25
00:01:16,520 --> 00:01:19,376
poznáte ji podle toho nepořádku.

26
00:01:19,400 --> 00:01:20,416
(Smích.)

27
00:01:20,440 --> 00:01:22,447
Ale to hlavní, co jsem chtěl ukázat

28
00:01:22,472 --> 00:01:26,056
je, že tito roboti umí
vytvářet velmi přesné mapy

29
00:01:26,080 --> 00:01:28,576
s rozlišením na pět centimetrů,

30
00:01:28,600 --> 00:01:32,776
takže člověk, který se nachází mimo 
laboratoř nebo venku mimo budovu

31
00:01:32,800 --> 00:01:36,016
je může vypouštět,
aniž vůbec vstoupí dovnitř,

32
00:01:36,040 --> 00:01:39,800
a může tak zjišťovat, co se v budově děje.

33
00:01:40,400 --> 00:01:42,640
S podobnými roboty
je ale několik problémů.

34
00:01:43,600 --> 00:01:45,800
Především je dost velký.

35
00:01:46,120 --> 00:01:47,800
A protože je velký, je také těžký.

36
00:01:48,640 --> 00:01:51,680
Proto tito roboti spotřebují
na půl kilogramu asi 100 wattů.

37
00:01:52,360 --> 00:01:54,640
Trvání jejich mise je proto velmi krátké.

38
00:01:56,000 --> 00:01:57,456
Druhý problém je,

39
00:01:57,480 --> 00:02:01,376
že mají na palubě velmi drahé senzory –

40
00:02:01,400 --> 00:02:04,840
laserový skener, kameru
a potřebné procesory.

41
00:02:05,280 --> 00:02:08,320
To neúnosně zvyšuje cenu robota.

42
00:02:09,440 --> 00:02:12,096
Proto jsme si položili otázku:

43
00:02:12,120 --> 00:02:15,896
jaký si můžete v obchodě s elektronikou
koupit výrobek,

44
00:02:15,920 --> 00:02:22,200
který je levný, lehký a má zabudované
senzory a schopnost provádět výpočty?

45
00:02:24,080 --> 00:02:26,736
A tak jsme vynalezli létající mobil.

46
00:02:26,760 --> 00:02:28,696
(Smích.)

47
00:02:28,720 --> 00:02:34,896
Tento robot používá smartphone
Samsung Galaxy, který dostanete v obchodě,

48
00:02:34,920 --> 00:02:38,936
a potřebujete jen aplikaci, kterou si
stáhnete z našeho app store.

49
00:02:38,960 --> 00:02:43,176
A vidíte, že náš robot čte písmena,
v tomto případě písmena "TED",

50
00:02:43,200 --> 00:02:46,136
dívá se na vrcholy písmen "T" a "E"

51
00:02:46,160 --> 00:02:49,640
a používá je k triangulaci, takže
může samostatně létat.

52
00:02:50,720 --> 00:02:53,976
Ten joystick tam je jen pro jistotu,
aby ho Giuseppe mohl zabít,

53
00:02:54,000 --> 00:02:55,416
kdyby se robot zbláznil.

54
00:02:55,440 --> 00:02:57,080
(Smích.)

55
00:02:58,920 --> 00:03:02,736
Kromě stavby těchto malých robotů

56
00:03:02,760 --> 00:03:07,560
experimentujeme také 
s agresivním chováním, jako zde.

57
00:03:07,920 --> 00:03:13,216
Tento robot nyní letí
rychlostí 2-3 metry za sekundu

58
00:03:13,240 --> 00:03:16,736
a při změně směru 
sebou agresivně hází a natáčí se.

59
00:03:16,760 --> 00:03:21,016
To hlavní ale je, že můžeme mít
nemší roboty, kteří létají rychleji

60
00:03:21,040 --> 00:03:24,000
a pouštět se s nimi do těchto
velmi neuspořádaných prostředí.

61
00:03:25,120 --> 00:03:27,176
Na dalším videu vidíte ptáka,

62
00:03:27,200 --> 00:03:33,096
orla, který s grácií
koordinuje svá křídla, oči a pařáty

63
00:03:33,120 --> 00:03:37,416
při lovu kořisti z vody –

64
00:03:37,440 --> 00:03:39,336
a náš robot může rybařit právě tak.

65
00:03:39,360 --> 00:03:40,856
(Smích.)

66
00:03:40,880 --> 00:03:44,936
V tomto případě ulovil
plněnou bagetu s masem a sýrem.

67
00:03:44,960 --> 00:03:47,360
(Smích.)

68
00:03:47,680 --> 00:03:50,976
Takže máme robota letícího
rychlostí asi tři metry za sekundu,

69
00:03:51,000 --> 00:03:56,136
tedy více než rychlostí chůze,
který za letu na sekundu přesně koordinuje

70
00:03:56,160 --> 00:04:00,280
své končetiny a pařáty
při velmi složitém manévru.

71
00:04:02,120 --> 00:04:03,336
Další pokus ukazuje,

72
00:04:03,360 --> 00:04:07,016
jak umí robot přizpůsobit svůj let,

73
00:04:07,040 --> 00:04:09,416
když potřebuje ovládat zavěšený náklad.

74
00:04:09,440 --> 00:04:13,240
Závěs je totiž delší, než je rozměr okna.

75
00:04:13,680 --> 00:04:15,376
Aby to robot zvládl,

76
00:04:15,400 --> 00:04:19,096
musí se zhoupnout, upravit výšku

77
00:04:19,120 --> 00:04:21,440
a švihem dostat náklad do otvoru.

78
00:04:26,920 --> 00:04:29,216
Rádi bychom je ovšem zmenšili ještě více,

79
00:04:29,240 --> 00:04:32,256
v tom nás nejvíce inspirovaly včely.

80
00:04:32,280 --> 00:04:35,536
Když se na včely podíváte –
tady jsou na zpomaleném videu –

81
00:04:35,560 --> 00:04:39,280
jsou tak malé
a mají tak malou setrvačnou hmotnost,

82
00:04:39,960 --> 00:04:41,136
(Smích.)

83
00:04:41,160 --> 00:04:44,696
že je jim to jedno.
Klidně se odrazí třeba od mé hlavy.

84
00:04:44,720 --> 00:04:47,880
Tohle je malý robot,
který napodobuje chování včel.

85
00:04:48,600 --> 00:04:49,816
A menší znamená lepší,

86
00:04:49,840 --> 00:04:53,376
protože malé rozměry
znamenají malou setrvačnou hmotnost.

87
00:04:53,400 --> 00:04:54,936
A malá setrvačná hmotnost –

88
00:04:54,960 --> 00:04:57,816
(Bzučení robota, smích.)

89
00:04:57,840 --> 00:05:00,656
znamená odolnost při kolizích.

90
00:05:00,680 --> 00:05:02,400
A jste tedy odolnější.

91
00:05:03,800 --> 00:05:06,836
A tak jsme postavili maličké roboty
právě jako ty včely.

92
00:05:07,000 --> 00:05:09,856
Konkrétně tenhle váží jen 25 gramů,

93
00:05:09,880 --> 00:05:12,040
má spotřebu jen šest wattů

94
00:05:12,440 --> 00:05:14,976
a letí rychlostí až šest metrů za sekundu.

95
00:05:15,000 --> 00:05:17,336
Pokud to přepočteme na jeho velikost,

96
00:05:17,360 --> 00:05:21,000
je to jako by Boeing 787 letěl
desetinásobkem rychlosti zvuku.

97
00:05:24,000 --> 00:05:26,096
(Smích.)

98
00:05:26,120 --> 00:05:28,040
Ukážu vám příklad.

99
00:05:28,840 --> 00:05:34,096
Toto je možná první úmyslná
vzdušná srážka, dvacetkrát zpomalená.


100
00:05:34,120 --> 00:05:36,978
Vzájemná rychlost robotů
je dva metry za sekundu

101
00:05:37,002 --> 00:05:39,482
a dobře to ilustruje základní princip.

102
00:05:40,200 --> 00:05:45,176
Je tu dvougramová klec z uhlíkových
vláken, která brání kontaktu vrtulí,

103
00:05:45,200 --> 00:05:50,496
ale jinak roboti náraz absorbují
a s kolizí se úspěšně vyrovnají.

104
00:05:50,520 --> 00:05:53,080
Takže malý znamený také bezpečný.

105
00:05:53,400 --> 00:05:55,416
V mé laboratoři jsme vývoj začali

106
00:05:55,440 --> 00:05:57,060
u těch velkých robotů

107
00:05:57,084 --> 00:05:59,896
a nyní jsme přešli k malým.

108
00:05:59,920 --> 00:06:03,376
A když si vyneseme do grafu,
kolik jsme objednávali leukoplasti dříve

109
00:06:03,400 --> 00:06:05,976
a kolik dnes, ta křivka se blíží nule –

110
00:06:06,000 --> 00:06:07,960
tito roboti jsou skutečně bezpeční.

111
00:06:08,760 --> 00:06:11,216
Malé rozměry mají ovšem i některé nevýhody

112
00:06:11,240 --> 00:06:15,320
a příroda přišla na to,
jak je kompenzovat.

113
00:06:15,960 --> 00:06:19,960
Základní idea je sdružovat se
a tvořit velké skupiny, neboli roje.

114
00:06:20,320 --> 00:06:24,296
A podobně i v naší laboratoři
se snažíme vyvinout umělé robotí roje.

115
00:06:24,320 --> 00:06:25,701
A to je dost náročné,

116
00:06:25,725 --> 00:06:29,045
protože najednou musíte uvažovat
o síťově propojených robotech.

117
00:06:29,360 --> 00:06:30,656
A v každém z nich

118
00:06:30,680 --> 00:06:36,296
musíte počítat se souhrou
vnímání, komunikace a výpočtů –

119
00:06:36,320 --> 00:06:41,280
a celá síť je pak
poměrně složitá na řízení a správu.

120
00:06:42,160 --> 00:06:45,456
Z přírody jsme převzali
tři organizační principy,

121
00:06:45,480 --> 00:06:48,640
které nám v podstatě stačí
k vývoji našich algoritmů.

122
00:06:49,640 --> 00:06:54,176
První idea je, že roboti
musí vědět o svých sousedech.

123
00:06:54,200 --> 00:06:57,640
Musí své sousedy umět vnímat
a komunikovat s nimi.

124
00:06:58,040 --> 00:07:00,696
Toto video ilustruje základní ideu.

125
00:07:00,720 --> 00:07:02,016
Máme čtyři roboty –

126
00:07:02,040 --> 00:07:06,280
a teď zrovna jednoho z nich unesl
lidský operátor, doslova.

127
00:07:07,217 --> 00:07:09,456
Ale protože roboti spolu interagují,

128
00:07:09,480 --> 00:07:11,136
vnímají své sousedy,

129
00:07:11,160 --> 00:07:12,456
v podstatě ho následují.

130
00:07:12,480 --> 00:07:17,840
Takže jediný člověk
může vést celou síť následovatelů.

131
00:07:20,000 --> 00:07:25,056
A opakuji, není to tím, že by 
všichni roboti věděli, kam mají letět.

132
00:07:25,080 --> 00:07:29,400
Jenom reagují na polohu svých sousedů.

133
00:07:31,720 --> 00:07:35,840
(Smích.)

134
00:07:36,280 --> 00:07:41,520
Další experiment ilustruje
druhý organizační princip.

135
00:07:42,920 --> 00:07:46,720
Ten souvisí s principem anonymity.

136
00:07:47,400 --> 00:07:51,696
Klíčové zde je,

137
00:07:51,720 --> 00:07:55,960
že roboti se nestarají o identitu sousedů.

138
00:07:56,440 --> 00:07:59,056
Mají za úkol vytvořit kruhovou formaci

139
00:07:59,080 --> 00:08:02,376
a bez ohledu na to,
kolik robotů do formace vpustíte

140
00:08:02,400 --> 00:08:04,976
nebo kolik jich odeberete,

141
00:08:05,000 --> 00:08:08,136
každý robot prostě reaguje na své sousedy.

142
00:08:08,160 --> 00:08:13,136
Ví, že má vytvořit kruh

143
00:08:13,160 --> 00:08:14,936
a ve spolupráci se sousedy ho vytvoří

144
00:08:14,960 --> 00:08:18,680
bez centrální koordinace.

145
00:08:19,520 --> 00:08:21,936
Když to spojíme dohromady,

146
00:08:21,960 --> 00:08:25,856
třetí idea je dát robotům

147
00:08:25,880 --> 00:08:30,176
matematický popis tvarů,
které mají vytvořit.

148
00:08:30,200 --> 00:08:33,696
Tvary se mohou v čase měnit

149
00:08:33,720 --> 00:08:38,216
a vidíte, jak roboti začínají u kruhu,

150
00:08:38,240 --> 00:08:41,496
mění ho na čtyřúhelník, pak přímku

151
00:08:41,520 --> 00:08:42,895
a zpět k elipse.

152
00:08:42,919 --> 00:08:46,536
A dělají to se stejnou
bleskovou koordinací,

153
00:08:46,560 --> 00:08:49,840
jakou vidíme
u přirozených rojů, v přírodě.

154
00:08:51,080 --> 00:08:53,216
A proč se roji vůbec zabývat?

155
00:08:53,240 --> 00:08:57,360
Řeknu vám o dvou uplatněních,
která nás velmi zajímají.

156
00:08:58,160 --> 00:09:00,536
První souvisí se zemědělstvím,

157
00:09:00,560 --> 00:09:03,920
asi největším problémem,
kterému celosvětově čelíme.

158
00:09:04,760 --> 00:09:06,016
Jak víte,

159
00:09:06,040 --> 00:09:09,560
každý sedmý člověk
na zemi trpí podvýživou.

160
00:09:09,920 --> 00:09:13,400
Většina půdy, kterou
lze obdělávat, se již obdělává.

161
00:09:13,960 --> 00:09:17,176
Ale zatímco efektivita
většiny systémů na Zemi roste,

162
00:09:17,200 --> 00:09:20,720
efektivita zemědělské výroby klesá.

163
00:09:21,080 --> 00:09:25,296
Je to dáno nedostatkem vody,
chorobami plodin, změnou klimatu

164
00:09:25,320 --> 00:09:26,840
a některými dalšími vlivy.

165
00:09:27,360 --> 00:09:28,840
Jak by mohli roboti pomoci?

166
00:09:29,200 --> 00:09:33,816
Náš přístup nazýváme
přesné farmářství v dané komunitě.

167
00:09:33,840 --> 00:09:39,216
Hlavní idea je, že pustíme roboty do sadů

168
00:09:39,240 --> 00:09:42,360
a vyhotovíme přesné modely
jednotlivých rostlin.

169
00:09:42,369 --> 00:09:44,666
Podobně jako u personalizovaného 
zdravotnictví,

170
00:09:44,666 --> 00:09:49,336
kde si lze představit individuální
přístup ke každému pacientovi,

171
00:09:49,360 --> 00:09:53,056
chceme vytvořit model každé rostliny

172
00:09:53,080 --> 00:09:57,216
a moci pak farmáři říkat,
jaké každá rostlina potřebuje vstupy –

173
00:09:57,240 --> 00:10:01,680
přičemž vstupy jsou zde
voda, hnojivo a pesticidy.

174
00:10:02,640 --> 00:10:06,256
Tady vidíte robota,
jak postupuje jabloňovým sadem

175
00:10:06,280 --> 00:10:08,536
a za chviličku uvidíte dva jeho kolegy

176
00:10:08,560 --> 00:10:10,370
jak dělají totéž na levé straně.

177
00:10:10,800 --> 00:10:14,456
A společně v podstatě vytvářejí mapu sadu.

178
00:10:14,480 --> 00:10:17,296
Součástí mapy je i obraz každého stromu.

179
00:10:17,320 --> 00:10:18,976
(Bzukot robotů.)

180
00:10:19,000 --> 00:10:20,896
Podívejme se jak ty mapy vypadají.

181
00:10:20,920 --> 00:10:25,216
Na dalším videu uvidíte kamery,
které na tomto robotu používáme.

182
00:10:25,240 --> 00:10:28,480
Vlevo nahoře je v podstatě
standardní barevná kamera,

183
00:10:29,640 --> 00:10:32,936
vlevo uprostřed je obraz
z infračervené kamery

184
00:10:32,960 --> 00:10:36,736
a vlevo dole z termokamery.

185
00:10:36,760 --> 00:10:40,096
A na hlavní ploše vidíte vznikat
trojrozměrnou rekonstrukci

186
00:10:40,120 --> 00:10:46,240
jednotlivých stromů v sadu,
jak kolem nich senzory prolétají.

187
00:10:47,640 --> 00:10:51,680
Vyzbrojeni těmito informacemi
pak můžeme dělat mnoho věcí.

188
00:10:52,200 --> 00:10:56,456
První, a možná nejdůležitější,
je velmi jednoduchá:

189
00:10:56,480 --> 00:10:58,920
spočítat plody na každém stromě.

190
00:10:59,520 --> 00:11:04,056
Když farmáři řeknete,
kolik je na stromech plodů,

191
00:11:04,080 --> 00:11:08,336
může odhadnout úrodu celého sadu

192
00:11:08,360 --> 00:11:11,200
a optimalizovat všech následující operace.

193
00:11:11,640 --> 00:11:13,256
Druhá věc, kterou můžeme udělat,

194
00:11:13,280 --> 00:11:17,776
jsou modely rostlin. Sestavíme
jejich trojrozměrné rekonstrukce

195
00:11:17,800 --> 00:11:20,336
a z nich odhadneme plošný průmět koruny.

196
00:11:20,360 --> 00:11:24,136
Ten pak vztáhneme
k celkové ploše listů na dané rostlině

197
00:11:24,160 --> 00:11:26,336
a získáme takzvaný index listové plochy.

198
00:11:26,360 --> 00:11:28,296
A znáte-li index listové plochy,

199
00:11:28,320 --> 00:11:33,776
máte měřítko toho,
nakolik je rostlina schopna fotosyntézy,

200
00:11:33,800 --> 00:11:36,680
a to zase vypovídá o tom, jak je zdravá.

201
00:11:37,520 --> 00:11:41,736
Spojením vizuální 
a infračervené složky můžeme vypočítat

202
00:11:41,760 --> 00:11:45,056
také indikace jako NDVI –
normalizovaný diferenční vegetační index.

203
00:11:45,080 --> 00:11:47,896
V tomto konkrétním případě vidíte,

204
00:11:47,920 --> 00:11:50,936
že se některým rostlinám
nevede tak dobře jako ostatním.

205
00:11:50,960 --> 00:11:55,016
To lze z pořízených obrazů jasně určit –

206
00:11:55,040 --> 00:11:57,256
ne pouze z viditelného obrazu,

207
00:11:57,280 --> 00:12:00,056
ale z jeho kombinace
s infračerveným zobrazením.

208
00:12:00,080 --> 00:12:01,416
A dále nás zajímá možnost

209
00:12:01,440 --> 00:12:05,456
zjistit chlorózu v raném stádiu –

210
00:12:05,480 --> 00:12:06,976
tady je třeba pomerančovník.

211
00:12:07,000 --> 00:12:09,560
Toto stádium se v podstatě
projevuje žloutnutím listů.

212
00:12:09,880 --> 00:12:13,776
Roboti pozorující strom shora
to snadno samostatně zjistí

213
00:12:13,800 --> 00:12:16,736
a nahlásí farmáři,
že v dané části sadu

214
00:12:16,760 --> 00:12:18,280
je problém.

215
00:12:18,800 --> 00:12:21,496
Podobné systémy mohou
skutečně pomoci, a my předpokládáme

216
00:12:21,520 --> 00:12:27,336
při použití rojů létajících robotů
možné zvýšení výnosů kolem deseti procent

217
00:12:27,360 --> 00:12:30,576
a hlavně pokles potřebných vstupů,

218
00:12:30,600 --> 00:12:33,880
například vody, o 25 procent.

219
00:12:35,200 --> 00:12:40,936
Na závěr bych vás požádal o potlesk
pro ty, kdo doslova tvoří budoucnost:

220
00:12:40,960 --> 00:12:45,880
jsou to Yash Mulgaonkar,
Sikang Liu a Giuseppe Loianno,

221
00:12:45,920 --> 00:12:49,416
autoři těch tří demonstrací,
které jste viděli.

222
00:12:49,440 --> 00:12:50,616
Děkuji vám.

223
00:12:50,640 --> 00:12:56,560
(Potlesk.)