搜救人員已經(jīng)在使用無人機(jī)尋找失蹤的徒步旅行者。農(nóng)民們正用飛機(jī)在田野上空調(diào)查莊稼?？爝f公司很快就會(huì)用無人機(jī)把包裹送到你家門口。

愛荷華州立大學(xué)(Iowa State University)的一名研究人員表示，該技術(shù)有如此多的應(yīng)用，下一步是通過部署無人機(jī)來擴(kuò)大產(chǎn)能。但實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)并不像同時(shí)發(fā)射多架飛機(jī)那么簡(jiǎn)單。計(jì)算機(jī)科學(xué)助理教授Borzoo Bonakdarpour說，與遙控駕駛一架無人機(jī)不同，操控一支艦隊(duì)需要一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)來協(xié)調(diào)任務(wù)，但允許無人機(jī)對(duì)天氣、墜機(jī)或意外事件做出獨(dú)立反應(yīng)。

“操作系統(tǒng)必須可靠和安全。無人機(jī)需要在沒有中央指令的情況下相互交談，而不用告訴每個(gè)單位去哪里，以及當(dāng)情況發(fā)生變化時(shí)該做什么?！薄拔覀冞€想優(yōu)化完成任務(wù)的時(shí)間和精力，因?yàn)闊o人機(jī)電池只能維持15或20分鐘左右?！?/p>

為了解決這個(gè)問題，Bonakdarpour和他的同事們建立了一個(gè)數(shù)學(xué)模型來計(jì)算完成一項(xiàng)任務(wù)所需的時(shí)間和精力，這個(gè)模型是基于無人機(jī)和充電站的數(shù)量來計(jì)算的。該模型考慮了每架無人機(jī)完成任務(wù)并根據(jù)需要飛到充電站所需的能量。

理論上，對(duì)于一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)來說，這個(gè)解決方案相對(duì)簡(jiǎn)單，但是Bonakdarpour說，從理論到實(shí)現(xiàn)并不容易。“當(dāng)我們處理一個(gè)問題時(shí)，我們實(shí)際上會(huì)發(fā)現(xiàn)我們必須解決的新問題。這很有挑戰(zhàn)性，但這也是它令人興奮的地方，”他說。

例如，如果一塊電池在實(shí)驗(yàn)室里可以持續(xù)15分鐘，那么在室外的熱天或冷天，它可能會(huì)下降到10分鐘。另一個(gè)問題是確定充電站的位置。最優(yōu)的位置可能是在湖的中央，在現(xiàn)實(shí)中是無法接近的。

管理能源和安全之間的權(quán)衡

加拿大麥克馬斯特大學(xué)的Anh-Duy Vu以他們的模型為基礎(chǔ);加拿大滑鐵盧谷歌公司的Ramy Medhat開發(fā)了四種操作方法——三種離線優(yōu)化技術(shù)和一種在線算法。雖然離線技術(shù)是有限的，因?yàn)轭A(yù)先編程的飛行路徑不允許無人機(jī)對(duì)意外事件或變化的條件作出反應(yīng)，Bonakdarpour說，這為在線算法的運(yùn)行提供了基礎(chǔ)。

研究人員使用四架無人機(jī)進(jìn)行了一系列的模擬實(shí)驗(yàn)，以測(cè)試無人機(jī)的效率和安全性。他們發(fā)現(xiàn)，在線算法成功地在無人機(jī)的能量限制范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了安全與能源的權(quán)衡。艦隊(duì)完成了所有分配的任務(wù)和超過一半的身份驗(yàn)證檢查。研究人員最近在加拿大舉行的網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)國際會(huì)議上公布了這一發(fā)現(xiàn)。

防范黑客，流氓無人機(jī)

操作自動(dòng)化的無人機(jī)機(jī)群會(huì)帶來安全風(fēng)險(xiǎn)，但在遙控駕駛一架無人機(jī)時(shí)，這些風(fēng)險(xiǎn)就不那么重要了。Bonakdarpour說，自動(dòng)化無人機(jī)需要經(jīng)常接收GPS信號(hào)和定位。如果信號(hào)下降或者無人機(jī)飛到一個(gè)gps禁止的區(qū)域，這很快就會(huì)成為一個(gè)問題。

“如果你開車時(shí)丟失了GPS，你的駕駛技能并不依賴于那個(gè)信號(hào)。你可能會(huì)錯(cuò)過出口，但失去一分鐘的信號(hào)通常不是什么大問題。然而，只有幾秒鐘的無人機(jī)是不能容忍的。

軟件缺陷或錯(cuò)誤可能導(dǎo)致無人機(jī)偏離航線，無法按照指令完成任務(wù)。博納克達(dá)普爾說，黑客還可能發(fā)出錯(cuò)誤的信號(hào)，或者操縱無人機(jī)來冒充艦隊(duì)。雖然找到解決方案需要時(shí)間，但博納克達(dá)普爾說，現(xiàn)有的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。然而，建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施和充電站，以及調(diào)整監(jiān)管規(guī)定，以允許無人機(jī)編隊(duì)運(yùn)行，也需要行業(yè)支持。