AI notar sjónrænt útlit til að meta fjarlægðir fyrir dróna

Nýtt námsferli sem byggir á sjónflæði, þróað af hópi vísindamanna við TU Delft og Westphalian University of Applied Sciences, gerir vélmenni kleift að meta fjarlægðir með sjónrænu útliti hluta í sýn. Sjónræn útlit getur falið í sér þætti eins og lögun, lit og áferð. 

Með því að nota þessa gervigreindarstefnu er hægt að bæta leiðsögn lítilla fljúgandi dróna. 

Greinin var birt í síðasta mánuði í Nature Machine Intelligence. 

Vélmenni vs skordýr

Til að gera litlum fljúgandi vélmenni kleift að búa yfir sama sjálfræði og við sjáum í stórum sjálfkeyrandi farartækjum, þurfa þau að sýna fram á sömu þróaða greind sem er til staðar í fljúgandi skordýrum, sem hægt er að gera með mjög skilvirkum gervigreindarkerfum. 

Litlu fljúgandi vélmennin sem nú eru á markaðnum bera ekki nauðsynlegan fjölda skynjara og vinnsluafl um borð, sem er ein stærsta áskorunin í kringum þessa tækni. 

Í náttúrunni treysta skordýr á „sjónflæði“, sem er hvernig hlutir hreyfast í augum skordýra. Þetta sjónflæði er það sem gerir þeim kleift að lenda á blómum og forðast rándýr. Það sem kemur á óvart við þetta ljósflæði er að það er einfalt, þrátt fyrir að vera notað í flókin verkefni. 

Guido de Croon er prófessor í lífrænum örum loftfarartækjum og fyrsti höfundur greinarinnar. 

„Vinnan okkar við sjónflæðisstýringu byrjaði á eldmóði um hinar glæsilegu, einföldu aðferðir sem fljúgandi skordýr beita,“ sagði hann. „Hins vegar reyndist það langt frá því að vera léttvægt að þróa stjórnunaraðferðirnar til að innleiða þessar aðferðir í fljúgandi vélmenni. Til dæmis myndu fljúgandi vélmennin okkar ekki lenda, en þau byrjuðu að sveiflast, stöðugt upp og niður, rétt fyrir ofan lendingarflötinn.“

Optical Flow

Það eru tvær megintakmarkanir á sjónflæði. Í fyrsta lagi veitir það blandaðar upplýsingar um fjarlægð og hraða, og það veitir ekki upplýsingar um hvort tveggja fyrir sig. Í öðru lagi er sjónflæðið mjög lítið í þá átt sem dróninn hreyfist, sem hefur áhrif á að forðast hindranir. Með öðrum orðum, vélmennið á í erfiðleikum með að greina hluti sem það hreyfist í átt að.

„Við áttuðum okkur á því að bæði vandamálin við sjónflæði myndu hverfa ef vélmennin gætu túlkað ekki aðeins sjónflæði, heldur einnig sjónrænt útlit hluta í umhverfi sínu,“ sagði Guido de Croon. „Þetta myndi gera vélmenni kleift að sjá fjarlægðir til hluta á vettvangi á svipaðan hátt og við mennirnir getum metið fjarlægðir í kyrrmynd. Eina spurningin var: Hvernig getur vélmenni lært að sjá svona fjarlægðir?

Í nýju nálguninni sem vísindamennirnir hafa þróað, treysta vélmennin á sveiflur til að læra hvernig hlutir í umhverfi þeirra líta út eftir fjarlægðinni. Dróni getur til dæmis lært hversu fín áferð grass er eftir því í hvaða hæð það er við lendingu. 

Christophe De Wagter er fræðimaður við TU Delft og meðhöfundur greinarinnar. 

„Að læra að sjá fjarlægð með sjónrænu útliti leiddi til mun hraðari og sléttari lendingar en við náðum áður,“ sagði hann. „Þar að auki, til að forðast hindranir, gátu vélmennin nú líka séð hindranir í flugstefnu mjög greinilega. Þetta bætti ekki aðeins afköst hindrunarskynjunar heldur gerði vélmenni okkar einnig kleift að flýta fyrir.

Nýja þróunin mun hafa áhrif á fljúgandi vélmenni sem hafa takmarkað fjármagn og hún er sérstaklega gagnleg fyrir þá sem starfa í lokuðu umhverfi.