Ikke en uke går, ser det ut til, uten flere nyheter om hvordan droner kommer til å gjøre livene våre så mye enklere eller hva de kan gjøre nå for å underholde oss. Senest var det rapporter om de flygende enhetene som leverte mat til golfere på en bane i Nord-Dakota og ble brukt som backupdansere på Drakes show.
Men langt borte fra de ni bakerste og konsertstadiene, driver autonome flyvende biler seriøs virksomhet, fra å hjelpe til med å redde liv under orkaner til å gi aldrende bønder en hånd. Og hvis et forskningsprosjekt fra Rice University blir utført, kan en sverm av droner en dag jobbe sammen for å føle giftige gasser i atmosfæren og kartlegge en sikker omkrets.
Forskerne i samarbeid med Baylor College of Medicine and Technology For All, en nonprofit-virksomhet fra Houston, vil øke fokuset på å gi droner intelligens til å snuse ut der farlig forurensning har spredd seg etter eksplosjoner eller lekkasjer., spesielt etter ekstreme værhendelser.
Faktisk, bemerket Edward Knightly, elektro- og dataingeniøren som leder forskningen, den slags katastrofe skjedde ikke langt unna etter orkanen Harvey i fjor da de første respondentene ble syke av en gasslekkasje fra et kjemisk anlegg nær Houston.
"De første respondentene gikk inn for å sette opp en omkrets på omtrent to og en halv kilometer for å advare beboere i nabolaget, " sier han. ”Men de første respondentene ble selv innlagt på sykehus. Omkretsen var for nær kilden, men de visste ikke det. Ingen visste det.
“Og det er et flott eksempel på hvor vi kunne sende inn droner fra trygg avstand, og de kan finne ut hvor det er en sikker grense, effekten av vinden, om det har vært kjemiske reaksjoner i luften. Å finne og sette de rette grensene er en kompleks beslutning, og vi tror droner kan være en stor hjelp i å ta den beslutningen. ”
Tenker lite
Men å gi droner muligheten til å identifisere flyktige gasser i sanntid bringer noen store utfordringer. For det første, kan effektive sensorer skaleres ned til en størrelse og vekt som kan passe på en drone? Teamet samarbeider med Frank Tittel, en emeritus-professor ved Rice og en pioner innen bruk av lasere for å oppdage signaturene til molekyler.
"Vi må krympe sensorene ned til halvannen kilo eller mindre, " sier Knightly. ”Han har utviklet måter for lasere å kjenne på gasskonsentrasjoner for et stort utvalg av gasser. Men typisk designer han systemer som skal brukes på bakken. Han har aldri hatt å gjøre med å lage sensorer med denne masse- eller størrelsesbegrensningen. ”
Mye av prosjektets fokus til dette punktet har vært å skjerpe intelligensen til droneflåten, kjent som ASTRO. Mens fokuset fremover vil være på gassføleregenskaper, har ASTROs læring vært bredere i omfang. Målet har vært å utvikle et system der dronene kan samarbeide - uten menneskelig innblanding - for å finne gjenstander.
Knightly forklarer at teamet har trent sin flåte på fire droner for å spore opp en trådløs enhet, inkludert en på en bevegelig golfbil. Og det gjøres "uten nett, " uten at et menneske på bakken leder ting med en fjernkontroll.
"Vi vil at nettverket av droner ikke bare skal kunne fly seg imellom, men selv om det ikke er noen luft-til-bakken kommunikasjon tilgjengelig, " sier han. "Hvis det er ekstremvær og infrastruktur er nede, vil vi fortsatt kunne sende droner for å samle informasjon om et farlig område."
Før de begynner å spore noe, bruker dronene sin kunstige intelligens for å lære om omgivelsene. Det er det Knightly refererer til som "søke- og læringsfasen." Dronene starter oppdrag ved først å spre seg for å bokstavelig talt få et land, hele tiden kommunisere med hverandre slik at de ikke samler seg i ett område.
"Før de for eksempel kan finne og spore en trådløs enhet, er det viktig for dem å lære miljøet, " sier Knightly. “Er det mange trær? Høye bygninger? Eller er det vidarealer? Målet er å lære miljøet, slik at de kan spore nøyaktig. ”
Sverm og spor
Deretter går de videre til fase to, som passende nok kalles "sverm og spor." Igjen, når målobjektet er en trådløs enhet, har de identifisert hvor signalet er det sterkeste, og det er der dronene kommer sammen som en sverm . I tilfelle av en farlig hendelse, kan det være der en gassavlesning er sterkest.
"De bestemmer at dette er hva vi skal måle, så la oss gå og samle inn noen høyoppløsningsdata, " sier Knightly.
"Selvfølgelig har gasser alle sine egne spektrale signaturer, " legger han til. “Når dronene går ut, kommer det til å være en blanding av forskjellige gasser. Det kommer ikke til å være et tydelig signal om bare ett. Så vi trenger dronene for å lære om miljøet, sammenligne det med statistiske basismodeller vi har utviklet, og deretter kunne identifisere kildene til farlige utslipp og grensene for hvor de har spredd seg. ”
Luca Mottola, førsteamanuensis ved Institutt for elektronikk, informasjon og bioingeniør ved Polytechnic University of Milan, mener dette er et "paradigmatisk eksempel" på når droner kan være mer effektive enn noen annen teknologi.
"Evnen til å streife uhemmet, mens du bærer rik sensor-nyttelast, gir dem et unikt sett med evner, " sier Mottola, en ledende ekspert på trådløse og drone-sensornettverk. "For tiden tilgjengelig teknologi for å adressere lignende scenarier er veldig avhengig av menneskelig intervensjon og er derfor langt tregere og utsatt for feil.
"Så virkningen av å distribuere droneteknologi er derfor mangfoldig. Å svare raskere kan gi bedre beskyttelse av eiendeler, begrense skader på strukturer og forbedre virkningen på menneskers liv."
Rice-forskerne håper å etter hvert kunne teste sine gassfølsomme droner på et ideelt sted i nærheten - Houston Ship Channel, med sine mange kjemiske raffinerier og industrielle prosessanlegg. Etter hvert som prosjektet fortsetter, kunne flåten utvide seg til så mange som ti droner.
Teamet har også utviklet en mobilapp med ideen om at den kan bruke funnene av dronesensoren til å sende advarsler om luftkvalitet i sanntid til beboernes telefoner.
"Vi vil ta med leger for å sette terskler for et samfunn, " sier Knightly. “Når er det en typisk dag? Og når er det en dag å skjule på plass? ”
