понедельник, 19 марта 2012 г.

Открыт новый алгоритм скоростного полёта через среду, насыщенную препятствиями

Открыт новый алгоритм скоростного полёта через среду, насыщенную препятствиямиДлительное время конструкторам не удавалось создать БПЛА, хотя бы близко способный к безварийному полёту через среду, насыщенную препятствиями (к примеру, через лес). В то же время птицы могут делать это на скоростях до 100 км/ч. Исследователи из Бостонского университета (США), кажется, нашли решение проблемы. А заодно и установили существование порога скорости для такого сверхманёвренного полёта.

Проблема скоростного полёта очень сложна: истории авиации известны люди, летавшие сквозь строй формаций численностью до тысячи вражеских машин, при этом не просто стрелявшие и сбивавшие самолёты противника, но и благополучно выжившие, несмотря на опасность неминуемой, казалось бы, гибели. Но до недавнего времени не было никаких догадок о том, как они это делали.

То же и с птицами: попытки разработать БПЛА, способный быстро лететь через лес или на предельно низких высотах (по типу экраноплана), неизменно заканчивались катастрофами. Оказалось, что если число потенциально опасных (в смысле столкновения) предметов превышает десять, то дрону тяжело даже вовремя оценить точное расстояние до них. Ну а рассчитать траекторию, позволяющую избежать столкновения, оказалось настолько сложно, что задача эта не решена до сих пор.

Кэн Себеста и Джон Балье из Бостонского университета подошли к проблеме с другой стороны. Они задались вопросом: а могут ли птицы вообще избегать столкновений так, как предполагают исследователи? Даже лучшее в мире бинокулярное зрение не способно оценить расстояние до предмета с точностью лазерного дальномера. Кроме того, зрачок птицы весьма малоподвижен во время полёта: глаз практически всё время смотрит вперёд. Скорость фокусировки глаза недостаточна, чтобы быстро ловить в фокус то близкие, то дальние препятствия. Значит, видеть всё, а равно и оценить расстояние, летун не может. Как же все эти птицы летают?

Ответ, похоже, до смешного прост. Вместо решения задач по принципам шахматных компьютеров, с детальным проcчётом всех возможных вариантов передвижений, они вообще почти ничего не рассчитывают. Не то чтобы играют наудачу: кроме совы Рона Уизли, мало найдётся здоровых птиц, врезающихся в препятствия. Ими используется принцип оптического потока. Изображение видимого движения препятствий или поверхностей смещается перед птицей в результате перемещения (во время полёта) её глаз относительно окружающих лесных объектов. При этом чрезвычайно упрощается расчёт возможности столкновения: чем быстрее меняется положение предмета относительно поля зрения птицы, тем ниже вероятность пересечения ими её курса, ибо такие объекты находятся сбоку. Чем ниже скорость изменения положения предмета, тем ближе он к траектории полёта: неподвижный объект (например, большое дерево) может даже служить ориентиром. При приближении к нему птица просто отклонит курс так, чтобы скорость его смещения относительно глаз стала максимальной.

Иными словами, птицы попросту движутся прямо, а оказываясь рядом с препятствием, которое «летит» прямо на них, почти в самый последний момент отклоняют траекторию. При этом перенастраивать глаза ни к чему: выставляя глаза на дистанцию уклонения, оптимальную для этой скорости полёта, птицы бросаются вперёд, резонно полагая, что главное — ввязаться в драку, «а там посмотрим».

Попутно учёным удалось установить, что ключевыми параметрами способности птицы к преодолению лесного пространства является лишь плотность препятствий и радиус разворота живого существа в воздухе. Расстояние между облетаемыми объектами должно примерно соответствовать радиусу её поворота — иначе увернуться от столкновения будет технически невозможно.

Простота алгоритма уклонения может позволить создать не только дроны, летающие через лес или плотную городскую застройку с высокой скоростью. Задача полёта на сверхмалой высоте (экраноплан!) также часто требует решения задач на уклонение (что-то подобное можно увидеть в «Звёздных войнах»), но прежде эта зона оставалась для БПЛА практически недоступной. В то же время при полёте на сверхмалой высоте в бою резко растёт живучесть летательного аппарата и внезапность его ударов. С новым довольно простым способом уклонения при движении тактические ударные дроны могут занять и эту нишу.

Работа опубликована на сайте arXiv.

Подготовлено по материалам Technology Review.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Компьютеры":

«Бестелесная» вредоносная программа атакует посетителей новостных ресурсов
«Лаборатория Касперского» зафиксировала неординарную атаку, в ходе которой злоумышленники использовали вредоносную программу, способную функционировать без создания файлов в заражённой системе. Сообщается, что для распространения вредоносного кода использовалась тизерная сеть, организованная при помощи технологий AdFox. Заражению подвергались посетители сайтов некоторых российских онлайновых СМИ...
  (читать дальше)

Apple, возможно, представит новый MacBook Air в апреле
Компания Apple, по информации «осведомлённых сетевых источников», вскоре может представить портативный компьютер MacBook Air с экраном увеличенного размера. Сейчас в линейку MacBook Air входят модели с диагональю дисплея 11,6 и 13,3 дюйма; разрешение составляет соответственно 1366×768 и 1440×900 пикселов. Готовящийся к выпуску лэптоп якобы получит 15-дюймовый экран. По предварительной информац...
  (читать дальше)

iRU Pad Master: бизнес-планшет на базе Windows 7
Начинаются продажи планшетного компьютера iRU Pad Master с 10,1-дюймовым сенсорным дисплеем, выполненного на аппаратной платформе Intel. В новинке применён энергетически эффективный процессор Atom с тактовой частотой 1,66 ГГц. Объём оперативной памяти составляет 2 Гб; вместимость интегрированного флеш-накопителя — 32 Гб (расширяется за счёт карт формата MicroSD). Экран обладает разрешение...
  (читать дальше)

Lenovo готовит 14-дюймовый ноутбук IdeaPad Y480 на платформе Ivy Bridge
На сертификацию в Федеральную комиссию США по связи (FCC) поступил портативный компьютер IdeaPad Y480 компании Lenovo. Аппаратная основа ноутбука — платформа Intel Ivy Bridge: разработчик применил 22-нанометровый четырёхъядерный процессор Core i7-3610QM с тактовой частотой 2,3 ГГц (в режиме «турбо» повышается до 3,3 ГГц). Объём оперативной памяти составляет 8 Гб; жёсткий диск со скоростью вращен...
  (читать дальше)

MSI представляет видеоадаптер собственного дизайна R7970 Lightning
Компания MSI представила графический ускоритель R7970 Lightning с заводским разгоном для игровых настольных компьютеров. Видеокарта имеет нестандартный дизайн. Применена фирменная система охлаждения Twin Frozr IV с двумя 100-миллиметровыми вентиляторами с управлением скоростью вращения методом широтно-импульсной модуляции. Предусмотрена функция самоочистки Dust Removal: при её активации кулеры в...
  (читать дальше)

Gigabyte выпускает ускорители Radeon HD 7870 и HD 7850 с фабричным разгоном
Компания Gigabyte представила видеокарты Radeon HD 7870 и HD 7850 собственного дизайна, выполненные на архитектуре нового поколения Graphics Core Next (GCN). Графический ускоритель Radeon HD 7870 (модель GV-R787OC-2GD) оснащён улучшенной системой охлаждения WindForce 3X с тремя вентиляторами диаметром 100 мм, обеспечивающей низкий уровень шума даже при работе в условиях разгона. Карта выполнена ...
  (читать дальше)

Установлено время обменного взаимодействия атомов в ферромагнитном сплаве
При помощи лазеров, работающих в крайнем ультрафиолетовом диапазоне, исследователи из Колорадского университета в Боулдере и Национального института стандартов и технологий (оба — США) получили данные, которые могут привести к созданию накопителей информации со значительно более высокой плотностью записи и быстродействием. Используя специализированный фемтосекундный лазер (со временем одного имп...
  (читать дальше)

Первобытный океан «сочился» континентами
Земная кора неоднородна: она подразделяется на более лёгкую континентальную и плотную океаническую. Первая толще (30–40 км) как раз за счёт своей лёгкости; именно это позволяет ей настолько возвышаться, плавая в мантии. По общепринятым представлениям, тектонические плиты сталкиваются, океаническая кора погружается в мантию, где на определённой глубине частично плавится, после чего расплавленная ...
  (читать дальше)

Если бипланы вернутся в авиацию, то только чтобы преодолеть звуковой барьер
Группа исследователей из Массачусетского технологического института (МТИ) и Стэнфордского университета (оба — США) провела тщательное компьютерное моделирование крыла Буземана, предложенного в 1950-х годах, и обнаружила, что его практическая реализация не только вполне достижима, но и может привести к созданию сверхзвукового самолёта, не создающего ударной волны при преодолении звукового барьера. ...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)