如何利用深度學(xué)習(xí)賦予無人機(jī)導(dǎo)航功能
瑞士蘇黎世大學(xué)(University of Zurich,UZH)研發(fā)出了一種DroNet算法,使無人機(jī)能夠沿著城市街道或在建筑物內(nèi)飛行,該算法還需要通過騎行者及汽車駕駛員學(xué)習(xí)駕駛用例及相關(guān)的交通法規(guī)。
由瑞士蘇黎世大學(xué)研究人員開發(fā)的DroNet算法使無人機(jī)能夠在城市街道上和室內(nèi)環(huán)境中完全自主飛行。另外,該算法必須學(xué)習(xí)交通規(guī)則,通過騎行者及汽車駕駛員學(xué)習(xí)駕駛用例。
今天所有的商用無人機(jī)都使用GPS,它在建筑屋頂和高海拔地區(qū)表現(xiàn)很好。但是,當(dāng)無人機(jī)必須在高樓之間或密集、無組織的城市街道上,有汽車、騎自行車的人或行人突然橫穿馬路的狀況下自主航行的時候,會發(fā)生什么呢?到目前為止,商用無人機(jī)還不能對這些不可預(yù)見的狀況做出快速反應(yīng)。
(1)集成自主導(dǎo)航無人機(jī)蘇黎世大學(xué)及瑞士國家機(jī)器人能力研究中心(National Centre of Competence Research in RoboTIcs)的研究人員開發(fā)了DroNet算法,該算法可以安全地在城市街道上駕駛無人機(jī)。它被設(shè)計(jì)為一個快速的8層剩余網(wǎng)絡(luò),為每一個輸入圖像生成兩張輸出圖:一個轉(zhuǎn)向角度,讓無人機(jī)在避開障礙物的同時保持導(dǎo)航;另一個是碰撞概率,讓無人機(jī)能夠識別危險情況并對其做出及時反應(yīng)。蘇黎世大學(xué)機(jī)器人與感知教授戴維·斯卡拉穆扎(DavideScaramuzza)說,“DroNet可以識別靜態(tài)和動態(tài)的障礙物,并且可以減速以避免撞上它們。通過這個算法,我們在自主導(dǎo)航無人機(jī)融入人類日常生活方面向前邁出了一步”。
(2)強(qiáng)大的人工智能算法瑞士研究人員研發(fā)的無人機(jī)不再依賴復(fù)雜的傳感器,而是使用普通攝像頭,就像智能手機(jī)攝像頭一樣,使用一種非常強(qiáng)大的人工智能算法來評估它觀察到的場景,并做出相應(yīng)的反應(yīng)。該算法由所謂的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組成。斯卡拉穆扎教授說,“這是一種計(jì)算機(jī)算法,它利用一組“訓(xùn)練用例”學(xué)習(xí)解決復(fù)雜的任務(wù),這些例子向我們展示了無人機(jī)如何工作,以及如何應(yīng)對一些困難情況,就像孩子從父母或老師那里學(xué)習(xí)一樣”。
(3)汽車和自行車是無人機(jī)的老師深度學(xué)習(xí)中最大的挑戰(zhàn)之一是收集數(shù)千個這類“訓(xùn)練用例”。為了獲得足夠的數(shù)據(jù)來訓(xùn)練他們的算法,斯卡拉穆扎教授和他的團(tuán)隊(duì)從城市環(huán)境中駕駛的汽車和自行車中收集數(shù)據(jù)。通過模擬訓(xùn)練,無人機(jī)學(xué)會遵守安全規(guī)則,比如“如何沿著馬路行駛而不進(jìn)入對面車道”,以及“當(dāng)行人、建筑施工或其他車輛等障礙物堵塞時如何停止?!备腥さ氖?,研究人員表明,他們的無人機(jī)不僅學(xué)會了在城市街道上航行,而且還學(xué)會了在完全不同的、且從未學(xué)習(xí)過的環(huán)境中航行。的確,無人機(jī)學(xué)會了在室內(nèi)環(huán)境中自主飛行,比如停車場和辦公室走廊。
(4)朝完全自主的無人機(jī)方向發(fā)展這項(xiàng)研究為在混亂的城市街道進(jìn)行監(jiān)視或包裹運(yùn)送以及在受災(zāi)的城市地區(qū)進(jìn)行救援行動開辟了可能性。盡管如此,研究團(tuán)隊(duì)也提出了警告,對于這款輕量級、低成本的無人機(jī)不能抱有過高的期望。一位博士生說:“在最雄心勃勃的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)之前,還必須克服許多技術(shù)問題?!?/p>