Segelflygplanet svävar självständigt i fält. Kredit:Gautam Reddy och Jerome Wong-Ng
Forskare har skapat ett självflygande segelflygplan som använder maskininlärning för att navigera i stigande luftströmmar, i ett experiment som kan hjälpa oss att förstå hur fåglar vandrar.
Svävande fåglar åker varma luftpassager som kallas termik för att flyga och få höjd utan att behöva flaxa med vingarna, även om ingen vet exakt hur de gör det.
För att få insikt i vilka signaler fåglar instinktivt använder för att fånga en uppgång, forskare från University of California San Diego utrustade ett pilotlöst segelflygplan med en omborddator som gör det möjligt för den att ändra riktning på basis av realtidsmätningar.
För att hjälpa till att navigera i den ständigt föränderliga miljön, de använde maskininlärning – glidflygplanet, som har ett vingspann på två meter (sex fot), i själva verket lär sig själv hur man flyger genom att utvärdera varje variation i luftströmmar och få en belöning för varje "korrekt" beslut som resulterade i ökad höjd.
I en studie publicerad i onsdags i tidskriften Natur , teamet rapporterade att efter bara 15 timmars testflyg, segelflygplanet hade "lärt sig" hur det skulle optimera sin position och utvecklat en strategi för att fånga de varma uppgångarna.
"Vi tycker att det är mycket imponerande eftersom segelflygplanet inte hade några förkunskaper om atmosfärsfysik eller aerodynamik, " Massimo Vergassola, huvudförfattare till studien, sa till AFP.
Grafiken visar:(a) En bana av segelflygplanet som svävar i höjden i Poway, Kalifornien; (b) En tecknad serie av segelflygplanet som visar de vertikala vindströmmar och vridmoment som segelflygplanet upplever. (c) Den vertikala komponenten av vindhastigheten (blå) och de vertikala vindaccelerationer (röd) som segelflygplanet upplever under en typisk flygsession. (d) Segelflygplanets bankvinkel under samma flygsession som (c) och motsvarande vridmoment som segelflygplanet upplever. Kredit:Gautam Reddy
Medan flera andra studier har visat hur snabbt maskiner kan lära sig strategier eller bilda algoritmer för att lösa komplexa problem, den termiska uppströmningen förändras nästan konstant, gör segelflygarnas uppgift extra påfrestande.
Genom att studera hur segelflygplanet lärde sig att reagera på fysisk stimulans under flygning, Vergassola och hans kollegor tror att fåglar också kan ta vissa fysiska och visuella ledtrådar för att hjälpa dem att klättra i termik, sparar vital energi som behövs för långa migrationer.
Närbild av ett av glidflygplanen, grundad, används i forskningen. Kredit:Gautam Reddy
Arter som stångsvans och strandfågel, som kan flyga upp till 11, 500 kilometer (7, 145 miles) utan att stanna, skulle inte kunna göra det utan dessa färdigheter.
"(Glidarens) strategi visar ganska bra prestanda i ständigt föränderliga luftmiljöer, " sa Vergassola.
Fågel och segelflygplan i tandemflygning. Kredit:Phil Richardson, © Woods Hole Oceanographic Institution
"Vi tror att svävande fåglar faktiskt skulle kunna utföra mer komplexa planeringsberäkningar eller använda ytterligare navigeringssignaler, som moln."
© 2018 AFP
