Invece di programmare i droni perché sappiano cosa fare in ogni situazione, un laboratorio di Stanford sta dando loro l’intelligenza necessaria per comprendere l’ambiente circostante.
di Signe Brewster
Qualora la Federal Aviation Administration degli Stati Uniti decidesse di autorizzare la diffusione di droni commerciali, i cieli potrebbero presto ronzare con stormi di velivoli senza pilota – specialmente nelle aree urbane più dense. Questo significherebbe che i droni sarebbero direttamente responsabili di evitare collisioni, poiché il loro numero sarebbe troppo elevato per essere gestito in qualunque momento da controllori umani del traffico aereo.
Lo Stanford Intelligent Systems Laboratory è solamente uno degli oltre 130 team che stanno lavorando con la NASA per risolvere il problema della gestione del traffico dei droni. Il sistema di gestione del traffico, che verrà sviluppato nei prossimi anni, aiuterà i droni a comunicare fra loro ed evitare collisioni.
“Svolgeranno sempre più missioni che richiederanno loro di riuscire a volare seguendo percorsi articolati”, dice Mykel Kochenderfer, direttore del laboratorio di Stanford. “La robustezza in questi frangenti incerti è molto, molto importante
All’interno di un documento pubblicato recentemente da Kochenderfer e da Hao Yi Ong, uno studente laureatosi in ingegneria meccanica, è descritto un rapido processo decisionale che il sistema di gestione del traffico può utilizzare per deviare i droni e scongiurare una collisione. Il team ha eseguito oltre un milione di simulazioni che coinvolgevano fino a 10 droni in scenari di collisione imminente. Nelle simulazioni, i droni hanno ricevuto vari livelli di informazioni riguardo gli altri droni nel sistema e sono stati messi alla prova sul loro tempo di risposta e la frequenza con sono entrati in conflitto.
I ricercatori di Stanford hanno scoperto che i droni sono in grado di prendere le decisioni più rapidamente quando accoppiati fra loro in base alla prossimità, e che ciascuna coppia considera solamente il comportamento delle altre. La risposta più lenta è stata registrata quando i droni consideravano l’ambiente circostante e condividevano i loro risultati con un sistema centralizzato che, in seguito, rimandava all’intero gruppo la sua decisione.
Con l’aumentare del numero di droni coinvolti nella simulazione, i tempi di risposta sono sempre aumentati, ma il sistema è sempre riuscito a prendere la sua decisione e reindirizzare un drone entro 50 millisecondi.
Pur impiegando più tempo, l’approccio del sistema decisionale centralizzato per l’analisi dei dati trasmessi da ciascun drone rappresenta la soluzione più sicura. Le probabilità che i droni entrassero in conflitto mentre trasmettevano dati sono risultate inferiori.
Il laboratorio di Stanford sta lavorando anche alle automobili autonome e al controllo del traffico aereo per i normali aeroplani. Uno dei suoi progetti, sviluppato in parte da Kochenderfer con alcuni ex colleghi del MIT, comportava l’utilizzo di una piccola quantità di potenza di calcolo per decidere come evitare collisioni fra aerei. Tradizionalmente, la prevenzione delle collisioni viene descritta in quasi 2.000 pagine di documenti che dettagliano ogni possibile scenario e come reagire di conseguenza. La soluzione di Stanford e MIT è attualmente in via di standardizzazione per poter essere applicata a tutti gli aeroplani di grandi dimensioni.
Quest’anno, la NASA testerà i sistemi di gestione del traffico per droni presso il sito di prova allestito vicino alla Federal Aviation Administration. Lo scorso novembre, un team della NASA ha fatto volare un drone sopra Moffet Field, in California, simulando conflitti con altri droni generati al computer, così da attivare una prima versione del sistema affinché avvertisse il drone del rischio di collisione. Anche la FAA ha testato un sistema simile sviluppato dalla società di servizi e software Precision Hawk (vedi “FAA Will Test Drones’ Ability to Steer Themselves Out of Trouble”).
“Per sviluppare degli UAS [Unmanned Aircraft Systems] su larga scala con un mix fra mira visuale ravvicinata e remota serve un sistema che consista di tecnologie per la gestione dello spazio aereo e capacità intrinseche degli UAS, norme per il traffico aereo, e procedure per la gestione di contingenze ed emergenze”, dice Parimal Kopardekar, capo del programma per il sistema di controllo del traffico per droni della NASA.
Kochenderfer dice che i ricercatori di Stanford hanno testato il proprio lavoro con delle simulazioni, ma che devono ancora vederlo funzionare con droni reali. La validazione del suo corretto sistema in aria rappresenta uno step finale.
“Questo è uno degli argomenti più emozionanti nell’aerospaziale – l’uso dei droni”, dice Kochenderfer. Molte delle applicazioni che consentono possono portare a nuovi modelli economici, ma il potenziale di salvare delle vite e migliorare l’efficienza è veramente interessante”.
(MO)
