The Rise of the Machines. Det är inte bara titeln på den fruktansvärda tredje delen av "Terminator"-filmserien; det är också ett bra sätt att beskriva en ny våg av teknikframsteg som har robotar som utför en mängd olika komplicerade uppgifter, från att handla med aktier till att skörda grödor till att utföra operationer. Med stor teknisk förmåga kommer dock ofta ännu större (och förmodligen berättigad) paranoia. Idén om att robotar och andra former av oseriös teknologi ska ta över planeten är en utträngd idé i litteratur, tv och film. Långt tillbaka 1968 introducerade Stanley Kubrick oss för HAL, en känslig superdator som kunde styra en kraftfull rymdfarkost och avvärja dem som samtidigt försökte tillskansa sig hans makt [källa:Ebert].
Nuförtiden är en av de mest olycksbådande skildringarna av robotteknikens kraft en YouTube-video av en svärm av 20 små drönare som nynnar tillsammans i samklang, doppar sig genom fönster, byter formationer och till och med zippar runt i ett synkroniserat mönster med åtta. Allt utan att en människa kontrollerar dem.
Utvecklad av ingenjörer vid University of Pennsylvania's General Robotics, Automation, Sensing and Perception (GRASP) laboratorium, en nano quadrotor är en liten robot programmerad att göra stora saker i luften. Dessa autonoma maskiner är utrustade med fyra små propellrar i varje hörn och designade för vad deras skapare kallar "agile flight":att sväva genom luften i samverkan med varandra som en flock pelikaner (eller kanske en formation av droid-starfighters färska från uppsättningen av "Star Wars"). Inte bara kan quadrotors flyga i komplexa formationer, de kan också ändra formationer sömlöst i luften - från en fyra gånger fem rektangel till ett "x"-mönster, till exempel - samt navigera i olika hinder. Videor har fångat robotarna som utför ett antal andra uppgifter, inklusive att bygga enkla strukturer och framföra James Bond-temalåten [källor:Davies, Owano, Saenz].
Så hur fungerar dessa saker? Nano quadrotor-utvecklare ger inte upp alla sina hemligheter, men det finns några ledtrådar.
Innehåll
En nano quadrotor är helt enkelt en nedskalad version av en quadrotor , en större maskin som använder kraften från fyra rotorer för att sväva och flyga. Ungefär 8 tum (20 centimeter) i diameter, nano-utgåvan väger cirka 2 ounce (57 gram) och använder 15 watt effekt. Maskinen svävar när alla fyra rotorerna snurrar med samma hastighet och kan röra sig och ändra riktning genom att variera hastigheten på en eller flera rotorer [källa:Kumar].
Quadrotorns förmåga att piruette genom luften som en virvlande dervisch, undvika hinder och navigera i trånga utrymmen, beror på både rotorhastigheten och den snabba takten i vilken roboten skaffar och bearbetar information. Motion capture-kameror berättar för kvadrotorn var den är - liksom var eventuella hinder kan finnas - 100 gånger per sekund, medan en inbyggd processor skickar kommandon till motorerna i varje propeller hela 600 gånger varje sekund [källa:Kumar].
Vad som verkligen är anmärkningsvärt med tekniken är dock nano-kvadrotorns förmåga att övervaka sin omgivning och samordna med andra flygrobotar för att agera tillsammans utan att krascha in i varandra. Maskinerna kan bokstavligen komma inom tum från varandra med bibehållen stabilitet. Det betyder att dessa miniatyrdrönare kan dra på kombinerad styrka för att lyfta föremål tillsammans. Till exempel använde utvecklare en algoritm för att berätta för en handfull individuella robotar vilket objekt de ska plocka upp, när de ska plocka upp det och var de ska göra det, en övning som resulterade i ett torn skapat av kvadrotor [källa:Kumar].
Utanför de vänliga gränserna för ett laboratorium kan en quadrotor bekanta sig med sin omgivning med hjälp av motion capture-kameran och en laserskanner för att i huvudsak kartlägga närliggande funktioner - dörröppningar, människor, möbler - och positionera sig därefter i realtid. Roboten övervakar sedan sina egna rörelser med avseende på funktionerna, med hjälp av ett slags personligt koordinatsystem [källa:Kumar].
Du behöver förmodligen inte en fysik- eller ingenjörsexamen för att förstå att nano quadrotor-teknik är kraftfulla saker. Du behöver inte heller vara en panikrasande konspirationsteoretiker för att ha legitima farhågor om hur det kan användas. Medan utvecklare, brottsbekämpande tjänstemän och politiker har framhållit potentialen hos liknande drönarteknik för att förändra vårt sätt att leva, är vissa observatörer också oroliga för konsekvenserna för den personliga integriteten [källa:Kumar].
Smarty ArtsUniversity of Pennsylvanias GRASP-labb är inte bara födelseplatsen för nano-kvadrotorn. Det är också en grogrund för ett brett spektrum av teknisk forskning och utveckling. Bland andra anmärkningsvärda projekt arbetar GRASP-studenter och fakulteter på en smart rullstol som en användare kan navigera med ett virtuellt gränssnitt och inbyggda kameror, ett personligt slagrehabiliteringssystem som bygger på rörelsefångstmöjligheter och rundstrålande videokameror [källa:University of Pennsylvania] .
Det verkar inte finnas något slut på de potentiella användningsområdena för en nano quadrotor och tekniken bakom den. De första insatserna till en brottsplats eller ett naturkatastrofområde kan till exempel en dag vara små flygande robotar som vidarebefordrar information till myndigheterna på säkert avstånd. Det är för att inte tala om att utföra lika farliga militära operationer. Samtidigt kan enorma svärmar av kvadrotorer så småningom användas för att utföra större byggprojekt än de som redan utförts vid GRASP-labbet [källor:Searles, Owano].
Dr. Vijay Kumar, professor vid University of Pennsylvania som hjälpte till att utveckla tekniken tillsammans med tidigare studenter Daniel Mellinger och Alex Kushleyev, har sagt att målet med detta och liknande projekt är att avgöra om "stora antal autonomt fungerande fordon" kan vara "tillförlitligt". utplacerad för att utföra ett föreskrivet uppdrag," särskilt i en potentiellt fientlig miljö och möjligen med roller som förändras baserat på omständigheterna [källa:SWARMS]. Med andra ord kan ett nano quadrotor-uppdrag vara precis vad som helst under solen. Den typen av makt väcker betydande integritetsproblem.
Kvadrotorer är i huvudsak drönare, förutom smartare. Deras autonoma svärmbeteende gör att dessa flygande robotar inte behöver programmeras individuellt. Liksom de hemliga, skrymmande och ibland dödliga fordonen som oftare ockuperar luftrummet runt om i världen, bär kvadrotorer med sig potentiella integritetsövergrepp som har fått många amerikanska stater att begränsa deras användning i hemmet [källor:Searles, Owano].
En lag som antogs i februari 2012 banar väg för Federal Aviation Administration att godkänna obemannade flygplan för civilt bruk med början 2015. Bland andra föreslagna användningar kommer drönare sannolikt att marknadsföras för uppgifter som är så varierande som att övervaka grödor, spåra djurvandring och skydda internationell gränser. När drönartekniken ökar kommer det sannolikt att bli billigare. Åtminstone en utvecklare, Kinas DJI, håller redan på att haka kommersiellt tillgängliga, videokamera-färdiga flygande drönare, och en annan arbetar enligt uppgift på en nano quadrotor med en fotokamera ombord [källor:Kuruvilla, Ackerman, Svensson].
Rädslan är att kraften med billig övervakning är en som sannolikt kommer att korrumpera. Om nano-kvadrotorer och annan drönarteknik blir så allmänt tillgänglig som exempelvis iPads, skulle de kunna användas som spionanordningar av brottsbekämpande myndigheter, paparazzi och företag, såväl som alla Joe på gatan som vill hålla koll på sina grannar. Det är för att inte tala om de person- och egendomsskador som en felaktig drönarkrasch kan orsaka. Som ett resultat skapar federala och statliga tjänstemän i USA policystandarder för att skydda individuell integritet och säkerhetsproblem samtidigt som användarna kan utnyttja den betydande potentialen hos drönarteknik. Precis som nanokvadrotorerna själva, är det regelverk där de så småningom kommer att verka fortfarande ett pågående arbete [källor:Kuruvilla, Svensson].
Efter att ha skrivit om National Security Agency i ett uppdrag nyligen och utarbetat ett frågesport med 20 frågor om zombieapokalyps i ett annat, har jag utvecklat en skeptikers oro för min personliga integritet och en sund rädsla för hjärnhungriga odöda. Så det kanske inte är någon överraskning att en glimt av 20 själlösa drönare som nynnar i perfekt formation satte mig lite på kanten. Låt oss bara hoppas att ingen lär sig dessa saker att äta ... eller kolla min e-post.
