ドローンがどのように私たちの生活をこれまで以上に楽にするのか、彼らが私たちを楽しませるために今何ができるのかというニュースがなければ、一週間も経たないようです。 最近では、ノースダコタのコースでゴルファーに食物を届け、ドレイクのショーでバックアップダンサーとして使用されている飛行装置の報告がありました。
しかし、バックナインやコンサートステージから遠く離れた自律飛行車は、ハリケーン中の命を救うことから、高齢の農民に手を貸すことまで、深刻なビジネスを行っています。 また、ライス大学の研究プロジェクトが実現すると、いつかは無人機の群れが協力して大気中の有毒ガスを感知し、安全な境界線を描くことができます。
最近の150万ドルの全米科学財団の助成金によって後押しされた科学者たちは、ヒューストンの非営利団体であるBaylor College of Medicine and Technology For Allと協力して、爆発や漏れの後に危険な汚染が広がっている場所を探知するための無人偵察機の提供に注力します、特に極端な気象現象の後。
実際、研究を率いる電気およびコンピューターエンジニアのエドワードナイトリーは、ヒューストン近郊の化学プラントからのガス漏れで最初の対応者が病気になった昨年のハリケーンハーベイに続いて、そのような近い災害がそれほど遠くないところで起こったことを指摘しました。
「最初のレスポンダーは、近隣住民に警告するために、約2.5キロメートルの境界線を設置するようになりました」と彼は言います。 「しかし、それらの最初のレスポンダー自身が入院しました。 境界線はソースに近すぎましたが、彼らはそれを知りませんでした。 誰も知らなかった。
「そして、それは安全な距離からドローンを送り込むことができる素晴らしい例であり、彼らは安全な境界、風の影響、空気中に化学反応があったかどうかを知ることができます。 適切な境界を見つけて設定することは複雑な決定であり、ドローンはその決定を下すのに大きな助けになると考えています。」
小さく考える
しかし、無人機がリアルタイムで揮発性ガスを特定できるようにすることは、いくつかの大きな課題をもたらします。 手始めに、効果的なセンサーをドローンに収まるサイズと重量に縮小できますか？ チームは、ライスの名誉教授であり、レーザーを使用して分子のシグネチャを検出するパイオニアであるフランク・ティッテルと協力しています。
「センサーを1.5キログラム以下に縮小する必要があります」とKnightly氏は言います。 「彼は、レーザーが多種多様なガスのガス濃度を検知する方法を開発しました。 しかし、通常、彼は地上で使用されるシステムを設計します。 彼は、この質量またはサイズの制約を持つセンサーを作成する必要がありませんでした。」
この点に対するプロジェクトの焦点の多くは、ASTROとして知られるドローン艦隊の知能を研ぎ澄ますことでした。 今後の焦点はガス検知機能になりますが、ASTROの学習範囲はより広くなりました。 目標は、ドローンが（人間の介入なしで）連携してオブジェクトを検索できるシステムを開発することでした。
Knightlyは、チームが4台のドローンの艦隊を訓練して、移動中のゴルフカートにあるものを含むワイヤレスデバイスを追跡していると説明します。 また、地上の人間がリモコンで物事を指示することなく、「グリッド外」で実行されます。
「無人偵察機のネットワークが空中で飛ぶことができるだけでなく、空対地通信が利用できない場合でもです」と彼は言います。 「異常気象が発生し、インフラストラクチャがダウンした場合でも、ドローンを送信して危険な地域に関する情報を収集できるようにしたいと考えています。」
彼らが何かを追跡し始める前に、無人機は人工知能を使用して周囲について学習します。 これは、ナイトリーが「検索および学習フェーズ」と呼んでいるものです。無人偵察機は最初に広がり、文字通り土地を手に入れることから任務を開始します。常に1つのエリアに集まらないように互いに通信します。
「たとえば、ワイヤレスデバイスを見つけて追跡する前に、環境を学習することが重要です」とKnightly氏は言います。 「木はたくさんありますか？ 高い建物？ それとも、広い広場ですか？ 目標は、正確に追跡できるように環境を学習することです。」
群れと追跡
その後、彼らは適切に「群れと追跡」と呼ばれるフェーズ2に進みます。ターゲットオブジェクトがワイヤレスデバイスの場合、信号が最も強い場所と、ドローンが集まって群れになる場所を特定しました。 。 危険なイベントの場合、ガス測定値が最も強い場所になる可能性があります。
「彼らはこれが私たちが測定すべきものであると判断するので、いくつかの高解像度データを収集しましょう」とナイトリーは言います。
「もちろん、ガスにはすべて独自のスペクトルシグネチャがあります」と彼は付け加えます。 「ドローンが外に出ると、異なるガスが混ざります。 1つだけの明確なシグナルになるわけではありません。 そのため、環境について学習し、開発した統計的ベースラインモデルと比較して、有害な排出源とそれらが広がる場所の境界を特定できるようにするために、ドローンが必要です。
ミラノ工科大学の電子情報生物工学科の准教授であるルカ・モットラは、これがドローンが他のどの技術よりも効果的である「パラダイム例」であると信じています。
「豊富なセンサーペイロードを持ちながら、制約のないローミング機能により、独自の機能セットが提供されます」と、ワイヤレスおよびドローンセンサーネットワークのトップエキスパートであるMottola氏は述べています。 「同様のシナリオに対処するために現在利用可能な技術は、人間の介入に大きく依存しているため、はるかに遅く、エラーが発生しやすくなっています。
「そのため、ドローンテクノロジーの展開の影響は多岐にわたります。より迅速に対応することで、資産の保護を改善し、構造物への損傷を制限し、人命への影響を改善できます。」
ライスの研究者たちは、ガス検知ドローンを最終的に近くの理想的な場所であるヒューストン船舶チャネルでテストすることを望んでいます。ヒューストンの船舶チャネルには、数多くの化学精製所と工業処理プラントがあります。 プロジェクトが進行するにつれて、艦隊は最大10台のドローンに拡大する可能性があります。
チームはまた、ドローンセンサーの検出結果を使用して、リアルタイムの大気質警告を居住者の電話に送信できるというアイデアを持つモバイルアプリを開発しました。
「私たちは、コミュニティのしきい値を設定するために医師を連れてきました」とナイトリーは言います。 「典型的な日はいつですか？ そして、適切な場所に避難する日はいつですか？」
