Муравьиная навигация и машинное обучение: что заменит GPS

GPS удобна, но бесполезна в тоннелях или при путешествиях по иным планетам. Исследователи по всему миру активно работают над альтернативными методами навигации, которые однажды сделают GPS такой же устаревшей, как ориентирование по звездам.

В наши дни для навигации повсеместно используется GPS и другие системы, основанные на спутниковых сигналах. Однако, несмотря на удобство, у них есть свои недостатки, отмечает Digital Trends. Например, в тоннелях или в тени высоких зданий GPS не работает, потому что сигнал от спутника не может пробиться к устройству.

В повседневной жизни неполадки с системой навигации — всего лишь досадное неудобство, но, например, для спасателей они могут означать разницу между жизнью и смертью. Кроме того, GPS недоступна для роботов и космонавтов, которые отправятся исследовать иные планеты

В поисках альтернативы исследователи из Университета Прованса обратились к миру насекомых.

Они разработали автономного робота AntBot с уникальной навигационной системой, основанной на способностях пустынных муравьев. Эти насекомые ориентируются, полагаясь на поляризацию солнечного света.

Система навигации AntBot, как и у муравьев, построена на использовании «небесного компаса», который робот видит благодаря датчикам ультрафиолетового света. Кроме того, робот подсчитывает количество пройденных шагов, чтобы знать свою скорость относительно Солнца. Комбинация двух подходов позволяет AntBot определять свое местоположение с точностью до сантиметра. Для сравнения: точность гражданского варианта GPS составляет около пяти метров.

Создатели робомуравья считают, что система его навигации может использоваться в качестве бортового компаса в автомобилях и беспилотниках.

Команда из Франции — не единственная, кого вдохновили способности пустынных муравьев. Исследователи из Университета Сассекса разработали алгоритм машинного обучения, имитирующий работу мозга этих насекомых при ориентации в незнакомой местности. Специалисты отмечают, что он может стать дополнением к навигационной системе AntBot.

Существуют и другие способы навигации без GPS. Исследователи из Nvidia работают над системой ориентирования для беспилотников: она вычисляет местоположение в лесистой местности, ориентируясь по тропам с помощью камер GoPro. В одном из экспериментов дрону удалось пролететь над лесом около километра, не полагаясь на GPS.

В Университете Юты пытаются создать систему из массива датчиков, которые, подобно GPS, будут оценивать местоположения пользователя с точностью до пяти метров, но не полагаясь на спутники. А исследователи из Института SETI и компании Astrobotic Technology недавно испытали беспилотник, оснащенный лидаром, чтобы создать трехмерную карту ледяной пещеры в Исландии. В будущем эта технология позволит картировать пещеры на Луне и на других планетах.

Все эти методы имеют ограничения. Например, навигационные системы AntBot бесполезны в ночное время, а разработка исследователей из Университета Сассекса должна пересечь определенную территорию хотя бы раз, прежде чем начнет ориентироваться в ней. Тем не менее, исследователи продолжают совершенствовать технологии, которые однажды могут прийти на смену GPS.