Люди древности ориентировались по небесным светилам, росту мха и поведению животных. Теперь же в наших руках есть такие инструменты как GPS, которые могут за считанные секунды построить маршрут в любую точку земного шара. Казалось бы, зачем человечеству от них отказываться и возвращаться к истокам?
GPS и ГЛОНАСС прекрасны, но даже они не защищены от сбоев. Именно для таких случаев ученые из нескольких ведущих университетов и разрабатывают передовые системы навигации, основанные на поведении пустынных муравьев, чьи поисковые способности были отточены в результате длительной эволюции. Сейчас эти исследования находятся на экспериментальной стадии, но когда-нибудь они могут помочь в поддержке спутниковой навигации, а то и вовсе сделать ее ненужной.
ОГРАНИЧЕНИЯ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ
Все существующие системы навигации основаны на сигналах спутников, вращающихся вокруг Земли на огромном расстоянии. Сеть GPS сейчас насчитывает 73 таких аппарата, и несколько из них могут пропинговать устройство в любой точке нашей планеты. Но, если человек находится рядом с каким-нибудь высоким зданием (или другим большим объектом), сигнал будет заблокирован, а навигация станет неработоспособной. То же относится к водителям внутри тоннелей.
Если у вас пропадет сигнал в незнакомом городе, это неприятно, но если навигации лишатся участники поисково-спасательных операций, это может стоить кому-то жизни. Также от спутниковой навигации будет зависеть успех экспедиций на другие планеты и прочие важные задачи.
МУРАВЬИНАЯ НАВИГАЦИЯ
Природа – кладезь идей. Исследователи из Университета Экс-Марсель во Франции создали серию навигационных датчиков, черпая вдохновение в живой природе. Последняя их интерпретация – робот AntBot, с поисковой системой, основанной на уникальных способностях пустынных муравьев находить дорогу.
Пустынные муравьи могут проходить расстояния до 1 км, совсем не рискуя потеряться, при необходимости, всегда имея возможность вернуться к исходной точке. Для этого они ориентируются на поляризацию света: при попадании в атмосферу, солнечные лучи рассеиваются, давая определенные оптические эффекты. Ориентируясь на них (и положение Солнца) насекомые находят правильную дорогу.
Ученые переосмыслили эту удивительную способность, и переложили ее на робота. Он оснащен ультрафиолетовыми датчиками, засекающими поляризацию света. В качестве дополнительной меры, AntBot подсчитывает свои шаги для определения скорости движения относительно небесного светила. Так, не имея спутниковой навигации, устройство может безошибочно найти верную дорогу и вернуться обратно.
AntBot - не единственный робот, использующий навигацию пустынных муравьев. Исследователи из Университета Сассекса тоже разработали функционирующую без GPS систему, которая применяет созданные природой принципы.
По словам члена команды Энди Филиппидиса, их система может стать хорошим дополнением к «роботу-муравью». Опирается она исключительно на визуальную навигацию.
Исследуя тех же муравьев, ученые пришли к выводу, что они имеют обыкновение регулярно останавливаться, запоминая окружающую местность, словно фотографируя ее. Таким образом, насекомые могут изучать визуальную информацию о маршруте, вспоминая, каким был путь в первый раз.
Филиппидис и его команда создали программное обеспечение, работающее по такому-же принципу и интегрировали его в робота, который умеет запоминать дорогу. Чтобы найти дорогу домой, он просто использует сделанные ранее снимки. Так машина вспоминает проделанный путь.
ПОМИМО МУРАВЬЕВ
AntBot и система Sussex используют только два способа навигации без GPS, но есть и другие. Так, исследователи из Nvidia работают над системой навигации беспилотного летательного аппарата, которая использует кадры GoPro с пешеходных троп, чтобы самостоятельно путешествовать по лесистым местностям.
Студенты из Университета Юты работают над системой, которая включает в себя массив датчиков, которые могут определять положение пользователя с точностью до пяти метров, как GPS, но без необходимости использования спутников. Такая система может помочь солдатам или исследователям ориентироваться на незнакомой территории.
А исследователи из Института SETI и Astrobotic Technology недавно использовали оснащенный лидаром дрон для создания 3D-карты ледяной пещеры в Исландии. Ученые считают, что подобные методы можно использовать для составления подробной карты Луны.
Все эти примеры имеют свои недостатки, но работа продолжается, и каждый маленький шажок робота-муравья – большой скачок всего человечества.
БОЛЬШЕ НОВОСТЕЙ - НА НАШЕМ САЙТЕ HTTPS://HITECHER.COM/RU/