Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) по заказу Минобороны России разрабатывает новую систему ориентации для воздушных, наземных и подводных беспилотников. Как сообщают «Известия», испытания оснащенных ею дронов уже начались.
В настоящее время для ориентации беспилотников в пространстве используется либо GPS/ГЛОНАСС (спутники), либо инерциальная система гироскопов, «считающих» свои обороты в зависимости от передвижений аппарата в ту или иную сторону. Спутники ненадежны тем, что в плохую погоду их сигналы могут «не проходить», а под водой или в тесной застройке толку от них может не быть и при ясном небе. Инерциальная навигация без внешней коррекции может быстро накапливать ошибки, а действительно точные устройства для нее довольно громоздки и дороги.
Лучшим выходом была бы разработка третьей, корректирующей системы навигации, не зависящей от внешних факторов — например, технически воспроизводящей то, как ориентируется на местности сам человек. По замыслу разработчиков, их система компьютерного зрения будет сопоставима по своим возможностям с человеческим глазом. Она сможет сравнивать фотографии местности из популярных онлайн-сервисов (Google и «Яндекс») с тем, что «видит» сама с помощью стереокамер, что и даст возможность эффективно ориентироваться на местности.
В настоящий момент эксперименты по автономной навигации для военных беспилотников уже начались. Планируется, что первые роботы с новой автономной системой управления поступят в войска к 2021 году (сперва — в опытную эксплуатацию). Среди основных сложностей на этом пути — доработка системы технического зрения до уровня, сравнимого с человеком и дополнение ее элементами искусственного интеллекта. Без него не обойтись в «опознании» местности по фотографиям.
В рамках проекта создается алгоритм, который позволит дронам действовать в группе. В районе выполнения задачи какой-либо один беспилотник будет ориентироваться по существующим фото, делать собственные снимки местности и наносить новые данные с новыми ориентирами на карту, доступную, благодаря объединению в единую сеть, для всех аппаратов. С каждым новым полетом над одним районом его трехмерная карта станет все более подробной. В теории системы привязки по ориентирам в полете позволят обеспечить достаточную точность для навигации беспилотников. По крайне мере, если картографические данные по этой местности достаточно актуальны.
Сходные разработки ведутся и за рубежом. В последнее десятилетие активно совершенствуются методы так называемого одновременного картографирования и ориентации по данным с одной или нескольких камер (SLAM — от англ. Simultaneous Localization and Mapping). Одно из главных препятствий на этом пути — то, что системам технического зрения, как правило, не хватает «интеллекта». Два наиболее известных инцидента, в которых это проявилось — гибель двух водителей Tesla. Первый случилась в 2016 году из-за того, что автопилот в первом случае не смог отличить белую цистерну бензовоза от яркого дневного неба, на фоне которого он увидел эту цистерну. Вторая — из-за «изменения ландшафта» — в ходе предыдущего ДТП грузовик разбил бетонную разделительную на трассе, а машина не смогла учесть такое изменение.
Поэтому для создания действительно эффективного технического зрения нужна система «искусственного интеллекта», способного учитывать описанные выше ситуации. Нужны какие-то нетривиальные решения. Та же Tesla активно пользуется нейронными сетями, обученные на основе массива данных, полученных от водителей-людей (через камеры, загружающие видеозаписи вождения обычных водителей на сервера Tesla). Однако для автономных систем навигации беспилотников все несколько сложнее. Часто они не могут воспользоваться опытом людей-операторов, поскольку среда, в которой они работают, значительно сложнее дорожной ситуации, и математическая формализация происходящего для летающего дрона намного сложнее.
Хотя пока автономная система навигации разрабатывается в нашей стране только для военных беспилотников, несомненно, что аналогичные задачи вскоре станут актуальны и для дронов гражданских. Недавнее крушение БПЛА «Почты России» указывает на необходимость улучшения технического зрения и для «мирных» беспилотников — например, доставляющих небольшие грузы и посылки в городских условиях, где плотная застройка часто делает ориентацию по одним только спутникам ненадежной.