Европейские ученые скопировали у медоносных пчел принцип запоминания окрестностей и создали навигационную систему для мини-дронов, которая занимает всего 42 килобайта памяти. Роботы, оснащенные «Bee-Nav», могут отлетать на сотни метров от базы и возвращаться, даже без GPS, используя лишь камеру и крошечную нейросеть.
Разработчики беспилотников давно упираются в потолок: автономная навигация требует мощных процессоров и больших объемов памяти, что делает дроны тяжелыми, дорогими и прожорливыми. Решение подсмотрели у насекомых. Группа робототехников из Делфтского технологического университета (Нидерланды) совместно с биологами из Германии представила стратегию «Bee-Nav», полностью воспроизводящую навигационные алгоритмы медоносных пчел.
Природа распорядилась так, что пчелы с мозгом размером с кунжутное семечко способны удаляться от улья на километры и безошибочно возвращаться. Секрет в комбинации двух механизмов: одометрии (оценки пройденного пути по визуальным сигналам) и зрительной памяти. Во время первого вылета пчела совершает короткий облет вокруг дома, запоминая панораму. Позже, возвращаясь издалека, она сначала полагается на одометрию, а приблизившись к знакомым местам — на визуальные ориентиры.
Инженеры перевели этот алгоритм в цифру. Созданный ими дрон сначала совершает обучающий полет рядом с базой, собирая панорамные снимки. Микро-нейросеть (всего 3,4 килобайта веса модели) учится по этим снимкам определять направление и расстояние до дома. Во время обратного пути робот ускоряется, когда далеко от цели, и замедляется при приближении — точь-в-точь как насекомое.
В ходе испытаний в помещении система отработала без сбоев. На открытом воздухе, в голландской полевой лаборатории Unmanned Valley, дрон преодолел более 600 метров и вернулся домой, используя нейросеть объемом 42 килобайта. При ветреной погоде成功率 упала до 70% — ветер кренил аппарат, искажая панорамные снимки. Ученым предстоит сделать систему устойчивее к реальным условиям.
Первое практическое применение — мониторинг теплиц. Легкие, безопасные для человека дроны смогут ежедневно облетать посадки, выявляя болезни и вредителей на ранних стадиях. Они не нуждаются в GPS, не перегружены электроникой и могут работать роем. Исследование опубликовано в журнале Nature и одновременно проливает свет на то, как сами пчелы находят путь к дому.