آینده رباتهای پرنده
متن سخنرانی :
در آزمايشگاهم، رباتهایهوایی خودمختار ميسازيم مانند این چیزی که در حال پرواز می‌بینید. بر خلاف پهپادهایی کهامروزه می‌توانید آنها را بخرید، این ربات بدون GPS هست. بنابراین بدون GPS، خیلی سخت است که ربات‌هایی مثل اینموقعیت‌شان را تعیین کنند. این ربات با استفاده از سنسورهای متصل شده،دوربینهای دیجیتال و اسکنر لیزری، محیط را اسکن می‌کنند. او ویژگیهای محیط را کشف می‌کند، و با استفاده از روش مثلثیتعیین می‌کند که نسبت به آن وجوه در کجا قرار دارد. و سپس می‌تواند این وجوه را به هم در یک نقشه متصل کند، مانند آنچه که در پشت سر من می‌بینید. سپس این نقشه به ربات اجازه می‌دهدکه بفهمد که موانع در کجا هستند و در مسیرهای باز حرکت کند.چیز بعدی که می‌خواهم به شما نشان دهم مجموعهای از آزمایشهایی است که در آزمایشگاه انجام دادیم، جایی که این ربات توانست به فاصلههای دورتری برود. خُب اینجا در سمت راست بالا، مشاهداتربات را از طریق یک دوربین می‌بینید. و در صفحه نمایش اصلی-- و البته اینجا سرعتش چهار برابر می‌شود-- در صفحه اصلی نقشهایرا خواهید دید که میسازد. خب این نقشه با وضوح بالایراهروی اطراف آزمایشگاه ما می‌باشد. و در یک دقیقه شما تمامی آزمایشگاه ما را خواهید دید، که بخاطر درهم ریختگیاش قابل تشخیص هست.
( خنده)
اما نکته اصلی که امروز می‌خواهم نشان دهم این هست که این رباتها توانایی آن را دارندکه نقشههای با وضوح بالا را ترسیم کنند، با وضوح ۵ سانتیمتری، که اجازه می‌دهد کسی که بیرونآزمایشگاه یا ساختمان هست بدون اینکه واقعا وارد ساختمان شود، آنها را به کار ببرد و سعی در مداخله با چیزی نماید که داخل ساختمان اتفاق میافتد.
خب یک مشکل برایربات‌هایی مثل این هست. اولین مشکل این هست که آنها خیلی بزرگ هستند. چون که بزرگ هستند، سنگین هم هستند. این رباتها بیش از ۱۰۰ وات برای هر ۴۵۰ گرم وزن، برق مصرف می‌کنند. و باعث می‌شود که ماموریت‌های کوتاه مدت به آنها داده شود. دومین مشکل این هست که در این رباتها سنسورهای خیلی گرانی تعبیه شده-- یک اسکنر لیزری، یک دوربین ویک پردازشگر. که باعث افزیش هزینه ساخت ربات می‌شوند.
خُب از خودمان یک پرسش پرسیدیم: چه محصولی در یک فروشگاه الکترونیکیمی‌توانید بخرید که ارزان و سبک باشد، که در آنپردازنده وسیستم محاسباتی قرار داشته باشد؟ ما تلفن پرنده را اختراع کردیم.
( خنده)
خب این ربات از گوشی سامسونگ گلکسی که شما آن را از بازار می‌خرید استفاده می‌کند، و تنها چیزی که نیاز دارید اپلیکیشنی است کهمیتوانید آن را از اینترنت دانلود کنید. می‌توانید این ربات را ببنید که حروف «TED» در اینجا می‌خواند به گوشه «T» و «E» نگاه می‌کند و با مثلثی کردن این، بطور خودکار پرواز می‌کند. آن جوی استیک فقط برای این اینجاست کهمطمئن شود که اگر ربات دیوانه شد جوزپه قادر به کشتن آن است.
( خنده)
علاوه بر ساخت این ربات کوچک، ما همچنین آزمایشهایی بارفتار تهاجمی مثل این را انجام دادیم. خُب ربات در هر ثانیه حدود دو تا سه مترحرکت می‌کند، هنگامی که جهت آنها تغییر می‌کندسریعا می‌چرخد و غلت می‌زند. نکته اصلی این هست که ما می‌توانیمربات‌های کوچک‌تری داشته باشیم که می‌توانند برای شناسایی محیطهایسازمان نیافته سریعتر حرکت کنند.
و در ویدئو بعدی، درست مانند این عقابی که می‌بینیدکه با بال‌هایش ، چشم‌هایش و پاهایش برای گرفتن شکار بسیار هماهنگ است، ربات ما هم می‌تواند ماهیگیری کند.
( خنده)
در این مورد، این فیلی
( خنده)
خُب می‌بینید که این ربات حدودسه متر در ثانیه حرکت می‌کند، که سریع تر از سرعت راه رفتن هست،و با گروهفناوری اطلاعات و ارتباطات همکاری می‌کند و کمتر از یک ثانیه پرواز می‌کندتا این حرکت را انجام دهد. و در آزمایش دیگری، می‌خواهم به شما نشان دهم که چگونهاین ربات پروازش را تنظیم می‌کند تا محموله معلقش را کنترل کند، در حالی که طول محموله بیشتر ازعرض این پنجره هست. خب برای انجام این، ربات باید بچرخد و ارتفاعش از زمین را تنظیم کند و محموله را از میان آن عبور دهد. البته ما می‌خواهیم این را کوچکتر کنیم، ما از زنبور عسل الهام گرفتیم. خُب، اگر ما به زنبور عسل نگاه کنیم،و این یک ویدئو با حرکت آهسته هست، آنها بسیار کوچکند،و اینرسی آنها بسیار کم است--
( خنده)
که توجهی ندارد --برای مثال آنها دور سر من می‌چرخند. این یک ربات کوچک هستکه از زبنورهای عسل تقلید می‌کند. هر چه کوچکتر بهتر، زیرا هرچه کوچکتر باشداینرسی کمتری دارد. همراه با اینرسی کمتر--
( وزوز ربات، خنده)
همراه با اینرسی کمتر،شما در برابر برخورد مقاومت بیشتری دارید. و این شما را قوی‌تر می‌کند. بنابراین درست مانند زنبورهای عسل،ما رباتهای کوچکی ساختیم. و این یکی تنها ۲۵ گرم وزن دارد. و تنها ۶ وات برق در ساعت مصرف می‌کند. این می‌تواند تا ۶ متر در ثانیه بالا برود. خُب اگر این را بزرگ کنید، مانند بوینگ ۷۸۷،این ربات ده برابر سرعت صوت حرکت خواهد کرد.
( خنده)
می‌خواهم به شما یک نمونه نشان دهم. این احتمالا اولین تصادم هوایی برنامه ریزیشده با سرعت نرمال درقرن بیستم و یکم هست. آنها با سرعت نسبیدو متر بر ثانیه در حرکتند، و وطیفه اصلی را نمایش می‌دهد. فیبر کربن دو گرمی دور آن قفسی درست کردهکه از برخورد ملخ‌ها با هم جلوگیری می‌کنند، اما اساسا برخورد جذب شده و ربات‌هانسبت به تصادم واکنش نشان می‌دهند. این خیلی کوچک و همچنین امن هست. در ازمایشگاه من،ما این رباتها را نیز ساختیم، ما با این رباتهای بزرگ شروع کردیم و سپس رباتهای کوچک را ساختیم. و اگر هیستگرامی از چسب زخمی‌هایی را که ما در گذشته سفارش دادیم، را بکشید، می‌بینیدکه سفارش خرید چسب زخم ما کم شده. زیرا این رباتها واقعا ایمن هستند.
رباتهای بسیار کوچک معایبی نیز دارند، و طبیعت راه‌های زیادی یافتهتا این معایب را جبران کند. ایده اصلی گرد‌هم آوردن آنها برای تشکیل گروه‌های بزرگ، و یا گروه از ربات می‌باشد. پس، خیلی ساده ما درازمایشگا‌ه،سعی کردیمکه یک گروه مصنوعی از رباتها را بیآفرینیم. این کار خیلی مشکلی بود زیرا حالا باید در موردشبکه ارتباطی بین رباتها فکر کنید. و در هر رباتی، شما باید در مورد فعل و انفعالسنجش‌ها، ارتباطات، محاسبات فکر کنید-- وخیلی مشکل خواهد شد که این شبکه ارتباطی را کنترل و مدیریت کنید. پس ما از طبیعت سه اصل تنطیم کنند را گرفتیم که اساسا به ما اجازه می‌دهد تا الگوریتم‌مان را توسعه دهیم. اولین ایده‌ای این است که رباتها باید نسبت به همسایه‌شان آگاه باشند. آنها نیاز دارند تا همسایه‌شان را حس کنند و با آنها ارتباط برقرار کنند.
خب این ویدئو ایده اصلی را نشان می‌دهد. شما چهار ربات دارید-- یکی از آنها توسط اپراتور به گروگان گرفته شده. اما به دلیل اینکه ربات‌هابا یکدیگر تعامل دارند، آنها همسایه‌شان را حس می‌کنند، و الزاما آن را دنبال می‌کنند. و در اینجا یک نفر هست که می‌تواند این شبکه از دنبال‌کنندگان را رهبری کند. پس دوباره، این مسئله به این دلیل نیست که رباتها می‌دانند که چه باید بکنند. این تنها نشان دهنده این است که آنها نسبت به موقعیت همسایه‌شان واکنش نشان می‌دهند.
( خنده)
خب ازمایش بعدی دومین اصل را نشان می‌دهد. این اصل همان اصل گمنامی است. ایده کلیدی این است که روباتها نسبت به هویتهمسایگان خود بی‌خبرند. از آنها خواسته شده کهیک شکل دایره ای بسازند، مهم نیست که چندتا ربات را شما بکار گیرید، یا چندتا ربات را از گروه خارج کنید، هر ربات به راحتی به همسایه‌اش می‌رسد. این مسئله بدون توجه به این است که بایددایرهای پرواز کنند، بلکه بر اساس همکاری با همسایه‌هایش شکل دایره را بدون هماهنگی مرکزیتشکیل می‌دهند. حال اگر این ایده‌ها را کنار هم بگذارید، سومین ایده این هست که مااساسا به این رباتها توضیحات ریاضی شکلی را که باید تشکیل دهندارایه دهیم. و این اشکال می‌تواند به صورت تابعی از زمانتغییر کنند، و می‌بینید که این رباتها از شکل دایرهای، به مستطیلی تغییر فرم می‌دهند،و به خط مستقیم در می‌آیند، و به شکل بیضی بر‌میگردند. و اینها اینکار را با روشی مشابهدومین تقسیم مختصات انجام می‌دهند که شما در گروه‌های طبیعی(زنبورهای عسل) می‌بینید.
خب چرا به صورت گروهی کارکنیم؟ بگذارید درباره دو کاربرد که مورد علاقه ما هست بگویم. اولین کاربرد مربوط به کشاورزی است، که احتمالا بزرگترین مشکلی استکه ما در سراسر جهان با آن مواجه ایم. همانطور که خوب می‌دانید، از هر هفت نفر در جهانیکی از سوء تغدیه رنج می‌برد. بیشتر زمین‌هایی که می‌توانیم کشت کنیمدر زیر کشت هستند. بهره‌وری بیشتر سیستم‌ها درجهان در حال بهبودی است، اما کارایی سیستم هایتولیدی ما رو به کاهش است. و این بیشتر به دلیل کمبود آب،بیمار‌های گیاهان، تغییرات آب و هوایی و چند مورد دیگر است.
خب این ربات ها چه می‌توانند بکنند؟ خب، ما روشی را به نام« کشاورزی دقیق» در کشاوری اتخاذ کردیم. و پایه این ایده این است که ماربات‌های هوایی را در باغ ها پرواز می‌دهیم، و سپس مدل دقیقی از هر گیاه را تهیه می‌کنیم. بنابراین درست مثل پزشک شخصی، در حالی که شما ممکن است تصور کنید کهبرای درمان هر بیمار جداگانه درمان می‌شود، ما می‌خواهیم مدلی از هر گیاه بوجود آوریم وسپس به کشاورزان بگویم هر گیاه چه نیازی دارد این نیاز می‌تواند آب،کود و سم باشد. در اینجا شما ربات را در حال پروازدر یک باغ سیب می‌بینید، و در یک دقیقه شما خواهید دیدفناوری اطلاعات و ارتباطات کار مشابهی را در سمت چپ می‌کنند. و آنچه آنها انجام می دهند اساساساخت یک نقشه از باغ هست. در داخل این نقشه یک نقشه از هر گیاه در این باغ وجود دارد.
( وزوز ربات)
بگذارید ببینیم این نقشه‌ها چه شکلی هستند. در ویدئو بعدی، شما دوربین‌هایی را کهدر این رباتها بکار گرفته شده می‌بینید. در سمت چپ بالا دوربین رنگی معمولی هست. در سمن چپ میانه دوربین فرو سرخ قرار دارد. و در سمت چپ پائین دوربین حرارتی هست. و در پانل اصلی، شکل سه بعدیبازسازی شده را می بینید که از درختان این باغ هنگامی که سنسورها از روی درختان پرواز می‌کنند تهیه شده. هنگامی به این اطلاعات مجهز شویم،می‌توانیم چند کار انجام دهیم. اولین و احتمالا مهم‌ترین کاری که می توانیم بکنیم بسیار ساده است: تعداد میوه در هر درخت را بشماریم. با انجام این کار، شما به کشاورزمی‌گویید که در هر درخت چند میوه دارد و به او اجازه می‌دهید تاعملکرد در باغ را برآورد کند، بهینه سازی تولیدزنجیره ای پایین دست.
دومین کاری که مامی توانیم انجام دهیم این است که مدلی از گیاهانبه شکل سه بعدی تهیه کنیم، که از اندازه تاج پوششی درخت برآورد می‌شود، و سپس با توجه به اندازه تاج به مقدار سطح برگ در هر بوته را بداینم. به این شاخص سطح برگ می‌گویند. اگر شما شاخص سطح برگ را بدانید، اساسا شما میزان فتوسنتز امکان پذیررا در هر گیاه را می‌دانید، که دوباره به شما می گویدهر درخت چقدر سالم هست. با ترکیب اطلاعات بصریو مادون قرمز، ما می توانید شاخص NDVI را محاسبه کنیم. و در این مورد خاص،اساسا می توانید ببینید برخی از محصولات زراعی وجود دارد کهکه به خوبی سایر محصولات نیستند. این از تصاویر به راحتی قابل تشخیص است، این تنها تصاویر بصری نیست بلکه ترکیب ازهر دو تصاویر بصری و تصاویر فرو سرخ هست.
و سپس در آخر، کاری که ما به انجام آن علاقه مند هستیمتشخیص شروع زودرس کلروز هست - و این یک درخت پرتقال است - که با زرد شدن رنگ برگ‌ها دیده می‌شود اما پرواز رباتها دربالای درختان به سادگی و بطور خودکار آنها را مشخص کرده و به کشاورز گزارش می‌کند که او مشکلی در یکی از بخش‌های باغ دارد.
سیستم‌هایی مانند این می‌تواندواقعا کمک کنند، و ما درحال بهبود بخشیدنبه بازده حدود ده درصد هستیم و مهمتر انکه، میزان منابع مصرفی مانند آب را تا ۲۵ درصد با استفاده از این گروه‌های رباتهای هوایی کاهش دهیم
و در پایان، می‌خواهیم افرادی که آینده را می‌سازند تشویق کنید، یاش مولگانکار، سیکانگ لی و جوزپه لویانو، که مسئول این سه نمایشیهستند که شاهد آن بودید.
سپاسگزارم.
(تشویق)
