Ученые создали навигационную систему для дронов, подсмотренную у пчел

Исследователи из Делфтского технологического университета (Нидерланды) разработали систему навигации Bee-Nav, имитирующую поведение медоносных пчел при возвращении в улей. Алгоритм позволяет крошечным дронам преодолевать большие расстояния (до 600 метров) и возвращаться к точке старта без GPS, тяжелых сенсоров и энергоемких вычислений. Вся нейросеть занимает всего 42 килобайта памяти. Система уже протестирована в ангарах (100% успеха) и на открытом воздухе (70% в ветреную погоду — из‑за искажения панорамных изображений). 

Медоносные пчелы не строят подробных карт. Они используют комбинацию:

• Одометрии — оценка пройденного расстояния и направления по визуальному потоку (оптический поток);
• Визуальной памяти — запоминают вид окрестностей улья с разных ракурсов.

Одометрия со временем накапливает ошибку (дрейф). При приближении к дому пчела переключается на визуальные ориентиры — узнает знакомые места и корректирует курс. Биологи до сих пор не знают точного механизма, но инженеры воспроизвели его в виде алгоритма:

Обучающий полет: дрон перед миссией делает панорамные снимки стартовой зоны (имитация изучения окрестностей улья);

Во время миссии: он полагается на одометрию для грубого возвращения;

При приближении к базе: активируется визуальное распознавание (сверточная нейросеть) для точной коррекции позиции.

Пчелы улетают далеко по извилистым тропам, но возвращаются почти по прямой. Биологи выяснили, что они используют одометрию, а в финале путешествия — зрительную память. Мы восполнили этот пробел, создав практическую навигационную стратегию для роботов, — пояснил Гвидо де Кроон, профессор биоинспирированного ИИ для дронов в Делфте.

Крошечные дроны с Bee-Nav могут работать роями в закрытых помещениях (теплицы, склады, фабрики) там, где GPS недоступен. Основное применение технологии:

• Мониторинг сельхозкультур — раннее обнаружение вредителей и болезней. Дрон летает между растениями, не травмируя их, и возвращается на зарядную станцию;
• Промышленная инспекция — проверка состояния трубопроводов, резервуаров, мостов без участия человека;
• Поисково-спасательные операции в зданиях.

Главное преимущество — безопасность. Легкий дрон с пропеллерами в защитном кольце не нанесет вреда человеку, даже если столкнется. А низкая вычислительная мощность (42 КБ) позволяет использовать дешевые микроконтроллеры и продлевает время полета.

Главный недостаток Bee-Nav — зависимость от стабильного горизонта. Ветер, меняющий крен дрона, искажает панорамные изображения, что приводит к провалам распознавания (снижение до 70%). Кроме того, технология не рассчитана на ночное время или экстремальную погоду (дождь, туман) — там нужны другие сенсоры.

Читайте также нашу статью о том, как в «Ростехе» создали комплекс для срыва массированных атак FPV-дронов.

---

Источник новости: hi-tech.mail.ru