A laboromban önálló légi robotokat építünk.
Olyanokat, mint amely itt röpköd.
A kereskedelemben ma kapható drónoktól eltérően
ebben a robotban egyáltalán nincs GPS.
GPS nélkül
az ilyen robotnak nem könnyű meghatároznia a helyzetét.
Ez a robot a benne lévő érzékelőket - kamerákat és lézerszkennereket - használja
a környezetének letapogatására.
Észleli a környezet jellegzetességeit,
s a helyzetét hozzájuk képest határozza meg
a háromszögelés módszerével.
Azután a robot ezeket a jellegzetességeket térképbe egyesíti.
Mögöttem ezt láthatják.
A robot a térképből tudja, hogy hol vannak akadályok,
és ütközés nélkül kormányozza magát.
Szeretnék a következőkben bemutatni
a laborunkban elvégzett néhány kísérletet,
amelyben a robot nagyobb távolságok megtételére volt képes.
A jobb fölső sarokban látják, hogy mit észlel a robot kamerája.
A nagy képernyőn —
persze, négyszeresére fölgyorsítva —,
ahogy a robot kidolgozza a térképet.
Ez a nagy felbontású térkép laborunk folyosóját ábrázolja.
Mindjárt látják, ahogy beröpül a laborba,
láthatják az okozott zűrzavarból.
(Nevetés)
De mindebben a lényeg,
hogy a robotok 5 centi felbontású,
azaz nagy felbontású térképek kidolgozására képesek,
ami a laboron vagy az épületen kívül tartózkodóknak is lehetővé teszi
a térképezést, s ehhez nem kell bemenniük.
Így következtetni tudnak arra, mi történik benn.
Ám ezekkel a robotokkal van egy pár bökkenő.
Az első gond, hogy elég nagy.
Mivel nagy, súlyos is.
Ezek a robotok kilogrammonként 220 wattot fogyasztanak.
Ezért csak rövid távú feladatokra alkalmasak.
A másik gond,
hogy a robotokban lévő érzékelők - a kamera, a lézerszkenner,
valamint a processzorok - nagyon drágák.
Ez az egekbe viszi a robot árát.
Így hát föltettük magunknak a kérdést:
milyen készterméket vehetünk elektronikai boltokban,
amely olcsó, pihekönnyű, van rajta érzékelő és számítógép?
És föltaláltuk a repülő mobiltelefont.
(Nevetés)
Tehát robotunk készen kapható Samsung Galaxy okostelefont használ,
és csak egy áruházunkból letölthető alkalmazás kell még hozzá.
Most a robot a TED betűit olvassa be,
figyeli a "T' és az "E" betűk sarkait,
azután belőlük háromszögeléssel kiindulva önállóan repül.
A botkormány csak azért van itt, hogy ha a robot meghülyülne,
Giuseppe tudja semlegesíteni.
(Nevetés)
A kis robotok építésén kívül még
kísérleteztünk az itt látható energikus viselkedéssel is.
Ez a robot 2-3 m/sec sebességgel repül,
irányváltás közben zuhanva és keringve.
A lényeg, hogy kisebb, gyorsabb robotunk lehet,
amely nagyon tagolt környezetben is repül.
A következő filmen
egy sast látnak, amint kecsesen összehangolja a szárnya, szeme
és lába mozgását, hogy kikapja zsákmányát a vízből.
A mi robotunk is tud halászni.
(Nevetés)
Esetünkben egy sajtos-sztékes szendvicset kap el a levegőből.
(Nevetés)
Látják, hogy ez a robot kb. 3 m/sec sebességgel mozog,
ez nagyobb, mint egy gyaloglóé; közben összehangolja karját, karmait
és repülését hajszálpontos időzítéssel, hogy végrehajtsa a műveletet.
Egy másik kísérletben
azt akarom bemutatni, hogyan szabályozza a robot a mozgását,
ha függő teherrel repül.
A felfüggesztés itt hosszabb, mint a keret magassága.
A végrehajtás érdekében a robotnak
le kell buknia, be kell állítania a magasságát,
és át kell lendítenie a terhet a kereten.
De mindezt szerettük volna
még kisebben is megcsinálni, s ehhez a méhektől kaptunk ihletet.
Ha a lassított felvételen figyeljük a méheket,
annyira parányiak, a tehetetlenségük leheletnyi...
(Nevetés)
nem érdekli őket, például visszapattannak a kezemről.
Ez a pici robot a méhek viselkedését utánozza.
A kisebb egyben jobb is,
mert a kisebb mérettel együtt jár a kisebb tehetetlenség.
Kisebb tehetetlenség mellett
(A robot zümmög, nevetés)
pedig ellenállóbbak az ütközéssel szemben.
Ezáltal masszívabbak.
A méhekhez hasonló méretű ilyen kis robotokat építünk.
Konkrétan ennek csak 25 gramm a súlya.
Csak 6 wattot fogyaszt.
Maximum 6 m/sec sebességre képes.
A méretéhez képest ez olyan,
mintha a Boeing 787 tízszeres hangsebességgel repülne.
(Nevetés)
Egy példát szeretnék mutatni.
Bizonyára ez az első tervezett légi ütközés, a sebesség huszadára lassítva.
A robotok egymáshoz viszonyított sebessége 2 m/sec,
és a film szemlélteti az alapelvet.
A kétgrammos szénszálas ketrec a robot körül óvja a légcsavarokat,
elnyeli az ütközést, s a robot reagál rá.
Tehát a kicsi egyben biztonságos is.
A laboromban a robotok fejlesztését
ezekkel a nagy robotokkal kezdtük,
mostanra viszont elértünk ezekhez a kicsikhez.
Mennyi ragtapaszt kellett vennünk a múltban!
Mára ezzel már leállhattunk.
Mert e robotok tényleg biztonságosak.
A kis méretnek vannak hátrányai is,
de a természet módot talált az ellensúlyozásukra.
Az alapgondolat: nagy csoportokba, azaz rajokba szerveződnek.
Ugyanígy, a laborban igyekszünk mesterséges robotrajokat kialakítani.
Nem könnyű feladat,
mert most már robotok hálózatával van dolgunk.
Minden robot esetében
gondoskodnunk kell a kommunikáció, az érzékelés, és a számítások összhangjáról,
és ettől a hálózatot elég nehéz lesz szabályozni és kezelni.
Tehát a természettől 3 szervezőelvet kölcsönöztünk,
amely lehetővé teszi algoritmusaink fejlesztését.
Az első elv: a robotoknak figyelemmel kell lenniük a szomszédjaikra.
Érzékelniük kell őket, és kommunikálni kell velük.
A film szemlélteti az alapelvet.
Négy robotunk van,
egyiküket egy irányító személy szó szerint eltérítette.
De a robotok kapcsolatban vannak egymással,
így érzékelik a szomszédjaikat,
és követik egymást.
Egy személy vezetni képes a követők hálózatát.
Megint csak: nem azért, mintha mindegyik tudná, merre kell mennie,
hanem azért, mert reagálnak a szomszédjaik helyzetére.
(Nevetés)
A következő kísérlet szemlélteti a második szervezőelvet.
Ez pedig az ismeretlenség elvével kapcsolatos.
A fő gondolat,
hogy a robotok nem foglalkoznak a szomszédjaik kilétével.
Kört kellett alakítaniuk,
és nem számít, hány robotot iktatunk be az alakzatba
vagy veszünk ki belőle,
minden robot a szomszédjára reagál.
Azt tudja csak, hogy szomszédaival közösen,
kört alakítva kell mozogniuk,
anélkül, hogy kívülről irányítanák őket.
Ha összerakjuk ezeket az elveket,
a harmadik elv, hogy alapvetően a kívánt alakzat matematikai leírását
adjuk meg robotjaink számára.
Azután az alakzatok az idő függvényében változhatnak,
s láthatják, hogy a robotok először köralakot öltenek,
majd négyszögletes formát, később vonal alakzatot vesznek föl,
utána ismét az ellipszisét.
Egy pillanat alatt váltanak,
ahogy az igazi rajok a természetben.
Miért dolgozunk rajokkal?
Két alkalmazást említek, amelyek különösen érdekelnek minket.
Az első a mezőgazdasággal kapcsolatos,
ami valószínűleg a legnagyobb probléma a világon.
Mindannyian jól tudjuk,
hogy minden hetedik ember éhezik.
A megművelhető földek zömét már eddig is művelték.
A legtöbb rendszer hatékonysága növekszik,
a termelési rendszereké viszont csökken.
A fő ok a vízhiány, az éghajlatváltozás és a növénybetegségek,
meg még egy pár dolog.
Mit tehetnek a robotok?
Nos, mi az ún. precíziós mezőgazdaság módszerét alkalmazzuk.
Az alapelv, hogy a légi robotok berepülik a gyümölcsösöket,
és mi létrehozzuk az egyes növények precíziós modelljét.
Mint a személyre szabott gyógyításban,
ahol minden beteget egyéni módon kezelnek.
Szeretnénk létrehozni az egyes növények modelljét,
azután közölni a gazdával, melyik növény mit igényel;
esetünkben vizet, trágyát vagy növényvédő szert.
Itt a robotok az almáskertet járják be,
és egy pillanat múlva két társát látják,
amint ugyanazt csinálja a bal oldalon.
Most állítják össze az almáskert térképét.
A térkép tartalmazza a kertben lévő valamennyi növényt.
(A robot zümmög)
Lássuk, hogy néznek ki a térképek.
A következő film mutatja a robotokban lévő kamerákat.
A bal felső sarokban egy szokásos színes kamera van.
Bal oldalon, középtájon egy infravörös kamera.
Bal oldalon, lenn pedig egy hőkamera.
A nagy képen láthatják a kertben lévő minden egyes fa
3D-s modelljét, miközben az érzékelő elszáll a fák mellett.
Ilyen információkkal fölfegyverkezve több dolgot tehetünk.
Az első és valószínűleg a legfontosabb nagyon egyszerű:
megszámolni az egyes fákon lévő gyümölcsöket.
Ezúton közöljük a gazdával, melyik fáról hány gyümölcsre számíthat,
és így megbecsülheti a terméshozamot,
optimalizálhatja az értékesítési láncot.
A másik, amit tehetünk,
hogy modellezhetjük a növényeket, 3D-s modellt készíthetünk,
és abból megítélhetjük a lombkorona méretét,
ami korrelál az egyes növényen lévő levelek tömegével.
Ezt nevezzük levélfelületi indexnek.
Ha ismerjük a levélfelületi indexet,
ebből adódik, hogy milyen mértékű fotoszintézis lehetséges növényenként,
s ez tájékoztat az egyes növények egészségi állapotáról.
A látható és az infravörös tartományból nyert információ kombinálásával indexeket,
pl. normalizált vegetációs differencia indexet számíthatunk.
Jelen esetben látható,
hogy egyes növényeknek rosszabbul megy a soruk, mint másoknak.
Ez könnyen fölismerhető az ábrákból,
nemcsak a látható zónáéból, hanem a látható
és az infravörös tartomány kombinált ábrájából.
Végezetül még egy dolog,
ami érdekel minket, hogy kimutassuk a klorózist még a kezdeti szakaszban.
Ez egy narancsfa,
amelynek sárgulnak a levelei.
De a felettük elrepülő robotok ezt egyszerűen és önállóan észlelhetik,
és közölhetik a gazdával, hogy baj van
a kertnek ebben a részében.
Az ilyen rendszerek tényleg segíthetnek,
és olyan terméshozamot tervezünk, amely kb. 10%-os javulást hoz,
s ami még fontosabb, légi robotrajokkal
az olyan igények, mint az öntözés 25%-kal csökkenthetők.
Búcsúzóul kérem, hogy tapssal köszöntsék a jövőteremtő kutatóinkat:
Yash Mulgaonkart, Sikang Liút és Giuseppe Loiannót.
Ők vezették a három itteni bemutatót.
Köszönöm.
(Taps)