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机器学习又登《自然》子刊!科学家开发新算法,让飞行器像蜜蜂一样灵活避障

Evelyn Zhang

荷兰代尔夫特理工大学(TU Delft, Netherlands)和威斯特伐利亚应用科学大学(Westphalian University of Applied Sciences, Germany)的科学家们开发了一种方法,让无人机可以学习如何飞行、避开物体,并像蜜蜂一样平稳着陆。

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他们的研究结果也于近日发表在最近一期的《自然·机器智能》(Nature Machine Intelligence)上。

研究人员们发现,蜜蜂等昆虫在飞行和降落时使用一种叫做“光流”(optical flow)的技术,可以借此确定物体通过它们视野移动的速度。例如,在着陆时,它们还能感知树叶或草叶在它们的飞行路径上接近它们的速度。通过及时降低自己的速度,它们知道如何顺利着陆。

而无人机和其他飞行机器人的飞行性能,则依赖于机载传感器和处理器。显然,如果这些设备系统配备更多的导航系统,就会飞得更好。但它们也会变得更重更大。

昆虫是如何在万千繁复的“迷宫”中飞行穿梭、轻巧自如的呢?无人机和飞行机器人怎样才能更好习得这样的行为?怎样才能避开控制算法中的振荡、更灵敏地检测到障碍物?

论文第一作者Guido de Croon想出了一个主意,让配备了人工智能(AI)与机器学习的机器人来估算距离。这位科学家最近还就此提出了一种理论,建立了光流控制的算法。据他说,飞行机器人应该能够通过主动振动来确定距离。通过这样做,机器人可以了解降落时不同距离的草地是什么样子,或者飞行穿过森林时不同距离的树干有多粗。

论文的合著者Christophe De Wagter说:“这使得着陆比以前更快、更平稳。”无人机现在可以准确地探测到飞行路径上的障碍物,并设法避开它们。

这项发现还提出了一个关于昆虫智力的新假说。“这里提出的学习过程提供了一个新的假设,关于飞行昆虫如何在它们的一生中提高它们的导航能力,例如为了着陆。这表明我们需要对这个学习阶段做更多的研究,”威斯特伐利亚应用科学大学的生物学家和教授Tobias Seidl说。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:https://www.tudelft.nl/en/2021/tu-delft/appreciating-a-flowers-texture-color-and-shape-leads-to-better-drone-landings

https://innovationorigins.com/drone-learns-with-ai-how-to-fly-and-land-like-a-bee/


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