الگوریتم پیشرفته MIT، مشکل برخورد هواپیماهای بدون سرنشین را حل کرد

یک تیم تحقیقاتی از MIT ، سیستم برنامه‌ریزی مسیری به نام Robust MADER ایجاد کردند که می‌تواند به پهپادها اجازه دهد با یکدیگر در یک فضای هوایی کار کنند، تا مسیرهای امن را بدون برخورد با یکدیگر انتخاب نمایند. این الگوریتم، نسخه به‌روز‌شده MADER است، پروژه‌ای در سال ۲۰۲۰ که در مرحله شبیه‌سازی به خوبی کار می‌کرد، اما در آزمایش‌های دنیای واقعی دوام نی‌آورد.

به گزارش هوشیو، در سیستم اصلی MADER ، هر پهپاد مسیر برنامه‌ریزی شده خود را به‌صورت عمومی اعلام می‌کرد تا سایر پهپادهای موجود در سیستم بدانند که قصد دارد به کجا برود. در شبیه‌سازی، این سیستم بدون مشکل کار می‌کرد و همه پهپادها هنگام برنامه‌ریزی مسیر خود، مسیر یکدیگر را در نظر می‌گرفتند. زمانی‌که تیم تحقیق این سیستم را مورد آزمایش قرار داد، متوجه شد که تاخیر در ارتباط میان پهپادها را در نظر نگرفته، در‌حالی‌که این امر منجر به برخوردهای غیرمنتظره میان پهپادها می‌گردید.

 MADER در مرحله شبیه‌سازی عالی عمل کرد، اما در  زمینه سخت‌افزاری تست نشده بود. بنابراین، محققان یک دسته پهپاد ساخته و شروع به پرواز با آنها کردند. کوتا کوندو، دانشجوی فارغ التحصیل هوانوردی و فضانوردی، گفت: پهپادها باید با یکدیگر ارتباط برقرار می‌‌کردند تا مسیرها را به اشتراک بگذارند، اما هنگامی که پرواز را شروع می‌کنید، خیلی سریع متوجه می‌شوید که همیشه تاخیرهای ارتباطی وجود دارد که باعث ایجاد برخی خطاها می‌شود.

Robust MADER  قادر است مسیرهای بدون برخورد را برای هواپیماهای بدون سرنشین ایجاد کند، حتی زمانی که در ارتباطات بین عوامل تاخیر وجود دارد. این سیستم یک برنامه‌ریز مسیر ناهمزمان، غیرمتمرکز و چند‌عاملی است، به این معنی که هر پهپاد مسیر خود را فرموله می‌کند و سپس با پهپادهای نزدیک بررسی کرده تا مطمئن شود با هیچ‌یک از آنها برخورد نمی‌کند.

پهپادها دارای الگوریتمی هستند که به آنها اجازه می‌دهد، اطلاعات مسیری پهپادهای مجاور را دریافت کرده و از این اطلاعات برای کمک به انتخاب بهترین مسیر استفاده نمایند. پهپادها، دائماً مسیرهای جدید را بهینه‌سازی و به یکدیگر اطلاع می‌دهند، تا از برخورد میان‌شان جلوگیری نمایند.

برای جلوگیری از هرگونه برخورد میان پهپادهایی که در مسیرهای مشترک هستند، هر پهپاد یک دوره زمانی مشخص به نام دوره بررسی تاخیر دارد که طی آن ارتباطات سایر پهپادهای مجاور را بررسی می‌کند، تا ببیند آیا مسیر جدیدش ایمن است یا خیر. اگر پهپاد در طول این دوره بررسی تاخیری، برخورد احتمالی را تشخیص دهد، مسیر جدید خود را رها کرده و به مسیر فعلی‌اش ادامه می‌دهد. طول این دوره بررسی تاخیر، بستگی به فاصله بین پهپادها و سایر عوامل محیطی دارد که می‌تواند بر کیفیت ارتباط بین آن‌ها تأثیر بگذارد.

وقتی چندین پهپاد با هم در یک فضای هوایی کار می‌کنند، باید سیستمی وجود داشته باشد که اطمینان حاصل کند که همه آنها قادر به حرکت ایمن بدون برخورد با یکدیگر هستند. با‌این‌حال، در چنین سیستمی لازم نیست همه پهپادها به‌طور همزمان در مورد مسیر جدید خود به توافق برسند، در‌عوض آن‌ها می‌توانند با مسیر جدید خود به‌صورت پلکانی موافقت کنند، تا زمانی که در‌نهایت در مورد مسیر جدید به اجماع برسند. این موضوع سیستم مذکور را به یک سیستم مقیاس‌پذیر تبدیل می‌کند. این سیستم می‌تواند در هر شرایطی که چندین پهپاد با هم در یک فضای هوایی کار می‌کنند مانند سم‌پاشی روی محصولات کشاورزی استفاده شود.

تیم MIT صدها شبیه‌سازی را اجرا کردند و براین‌اساس دریافتند که  MADER %100 در جلوگیری از برخورد موفق بوده. زمانی که Robust MADER با شش هواپیمای بدون سرنشین و دو مانع هوایی در محیط پرواز آزمایش شد، توانست از همه برخوردها جلوگیری کند، در‌حالی‌که الگوریتم قدیمی باعث هفت برخورد می‌شد.

با این حرکت رو به جلو، تیم تحقیقاتی امیدوار است که Robust MADER را در فضای باز آزمایش کند، جایی که موانع می‌توانند بر ارتباطات تأثیر بگذارند. آنها همچنین امیدوارند، پهپادها را با حسگرهای بصری تجهیز کنند، تا بتوانند عوامل یا موانع دیگر را شناسایی کرده، حرکات آنها را پیش‌بینی نمایند و این اطلاعات را در بهینه‌سازی مسیر قرار دهند.