De opkomst van de machines. Het is niet alleen de titel van het vreselijke derde deel van de filmfranchise "Terminator"; het is ook een goede manier om een ​​recente golf van technologische ontwikkelingen te beschrijven waarbij robots een breed scala aan ingewikkelde taken uitvoeren, van het verhandelen van aandelen tot het oogsten van gewassen en het uitvoeren van operaties. Een groot technologisch vermogen brengt echter vaak een nog grotere (en waarschijnlijk terechte) paranoia met zich mee. Het idee dat robots en andere vormen van bedrieglijke technologie de planeet overnemen, is een versleten idee in de literatuur, televisie en film. Lang geleden in 1968 stelde Stanley Kubrick ons ​​voor aan HAL, een gevoelige supercomputer die een krachtig ruimtevaartuig kon besturen en degenen kon afweren die tegelijkertijd zijn macht probeerden toe te eigenen [bron:Ebert].

Tegenwoordig is een van de meest onheilspellende afbeeldingen van de kracht van robottechnologie een YouTube-video van een zwerm van twintig kleine drones die eenstemmig voort neuriën, door ramen duiken, van formaties veranderen en zelfs rondvliegen in een gesynchroniseerd achtvormig patroon. En dat allemaal zonder dat een mens ze controleert.

Een nano quadrotor is ontwikkeld door ingenieurs van het General Robotics, Automation, Sensing and Perception (GRASP) laboratorium van de Universiteit van Pennsylvania. is een kleine robot die geprogrammeerd is om grote dingen in de lucht te doen. Deze autonome machines zijn uitgerust met vier kleine propellers op elke hoek en ontworpen voor wat hun makers ‘behendige vlucht’ noemen:samen door de lucht vliegen als een zwerm pelikanen (of misschien een formatie droid-starfighters die vers van de set komen). van ‘Star Wars’). Niet alleen kunnen quadrotors in complexe formaties vliegen, ze kunnen ook naadloos van formaties in de lucht veranderen - van een rechthoek van vier bij vijf naar een 'x'-patroon bijvoorbeeld - en verschillende obstakels navigeren. Video's hebben de robots vastgelegd die een aantal andere taken uitvoeren, waaronder het bouwen van eenvoudige structuren en het uitvoeren van het James Bond-themalied [bronnen:Davies, Owano, Saenz].

Dus hoe werken deze dingen? Nano quadrotor-ontwikkelaars geven niet al hun geheimen prijs, maar er zijn enkele aanwijzingen.

1. Hoe een Nano Quadrotor werkt
2. Gebruik en problemen met Nano Quadrotor

Hoe een Nano Quadrotor werkt

Een nano-quadrotor is eenvoudigweg een verkleinde versie van een quadrotor , een grotere machine die de kracht van vier rotors gebruikt om te zweven en te vliegen. De nano-editie heeft een diameter van ongeveer 20 centimeter, weegt ongeveer 57 gram en gebruikt 15 watt aan vermogen. De machine zweeft wanneer alle vier de rotoren met dezelfde snelheid draaien en kan bewegen en van richting veranderen door de snelheid van een of meer rotoren te variëren [bron:Kumar].

Het vermogen van de quadrotor om als een wervelende derwisj door de lucht te draaien, obstakels te ontwijken en door krappe ruimtes te navigeren, hangt af van zowel de rotorsnelheid als het snelle tempo waarmee de robot informatie verkrijgt en verwerkt. Bewegingsregistratiecamera's vertellen de quadrotor 100 keer per seconde waar deze is en waar eventuele obstakels zich bevinden, terwijl een ingebouwde processor maar liefst 600 keer per seconde commando's naar de motoren in elke propeller stuurt [bron:Kumar].

Wat echter echt opmerkelijk is aan de technologie, is het vermogen van de nano-quadrotor om zijn omgeving te monitoren en te coördineren met andere luchtrobots om samen te werken zonder tegen elkaar aan te botsen. De machines kunnen letterlijk binnen enkele centimeters van elkaar komen, terwijl de stabiliteit behouden blijft. Dat betekent dat deze miniatuurdrones kunnen putten uit gecombineerde kracht om objecten bij elkaar te tillen. Ontwikkelaars gebruikten bijvoorbeeld een algoritme om een ​​handvol individuele robots te vertellen welke bezwaar ze hadden om opgepakt te worden, wanneer ze het moesten oppakken en waar ze het moesten doen, een oefening die resulteerde in een door een quadrotor gemaakte toren [bron:Kumar].

Buiten de vriendelijke grenzen van een laboratorium kan een quadrotor zichzelf vertrouwd maken met zijn omgeving met behulp van de motion capture-camera en een laserscanner om nabijgelegen kenmerken in kaart te brengen - deuropeningen, mensen, meubels - en zichzelf dienovereenkomstig in realtime te positioneren. De robot bewaakt vervolgens zijn eigen bewegingen met betrekking tot de kenmerken, met behulp van een soort gepersonaliseerd coördinatensysteem [bron:Kumar].

Je hebt waarschijnlijk geen natuurkunde- of ingenieursdiploma nodig om te begrijpen dat nano-quadrotortechnologie krachtig spul is. Je hoeft ook geen paniekzaaiende complottheoreticus te zijn om legitieme zorgen te hebben over de manier waarop het kan worden gebruikt. Terwijl ontwikkelaars, wetshandhavers en politici het potentieel van soortgelijke dronetechnologie hebben aangeprezen om de manier waarop we leven te veranderen, maken sommige waarnemers zich ook zorgen over de gevolgen voor de persoonlijke privacy [bron:Kumar].

Het GRASP-lab van de Universiteit van Pennsylvania is niet alleen de geboorteplaats van de nano-quadrotor. Het is ook een broedplaats voor een breed spectrum aan technologisch onderzoek en ontwikkeling. Naast andere opmerkelijke projecten werken GRASP-studenten en docenten aan een slimme rolstoel waarin een gebruiker kan navigeren met een virtuele interface en ingebouwde camera's, een gepersonaliseerd revalidatiesysteem voor een beroerte dat gebruik maakt van motion capture-mogelijkheden en omnidirectionele videocamera's [bron:University of Pennsylvania] .

Nano Quadrotor-gebruik en -problemen

Er lijkt geen einde te komen aan de mogelijke toepassingen van een nano-quadrotor en de technologie erachter. De eerstehulpverleners op een plaats delict of een natuurrampgebied kunnen bijvoorbeeld op een dag kleine vliegende robots zijn die informatie doorgeven aan de autoriteiten op veilige afstand. Om nog maar te zwijgen van het uitvoeren van even gevaarlijke militaire operaties. Ondertussen kunnen uiteindelijk enorme zwermen quadrotors worden gebruikt om bouwprojecten op grotere schaal uit te voeren dan de projecten die al in het GRASP-lab zijn uitgevoerd [bronnen:Searles, Owano].

Dr. Vijay Kumar, een professor aan de Universiteit van Pennsylvania die samen met oud-studenten Daniel Mellinger en Alex Kushleyev de technologie heeft helpen ontwikkelen, heeft gezegd dat het doel van dit en soortgelijke projecten is om te bepalen of “grote aantallen autonoom functionerende voertuigen” “betrouwbaar” kunnen worden gemaakt. ingezet om een ​​voorgeschreven missie uit te voeren", vooral in een potentieel vijandige omgeving en mogelijk met rollen die veranderen op basis van de omstandigheden [bron:SWARMS]. Met andere woorden:een nano-quadrotor-missie kan zo ongeveer alles onder de zon zijn. Dat soort macht brengt aanzienlijke privacyproblemen met zich mee.

Quadrotors zijn in wezen drones, maar dan slimmer. Door hun autonome zwermgedrag hoeven deze vliegende robots niet individueel geprogrammeerd te worden. Net als de geheime, kolossale en soms dodelijke voertuigen die vaker het luchtruim over de hele wereld bezetten, dragen quadrotors potentiële privacyschendingen met zich mee die veel Amerikaanse staten ertoe hebben aangezet hun binnenlands gebruik te beperken [bronnen:Searles, Owano].

Een wet die in februari 2012 werd aangenomen, maakt de weg vrij voor de Federal Aviation Administration om vanaf 2015 onbemande vliegtuigen goed te keuren voor civiel gebruik. Naast andere voorgestelde toepassingen zullen drones waarschijnlijk op de markt worden gebracht voor uiteenlopende taken als het monitoren van gewassen, het volgen van de migratie van dieren en het beschermen van internationale organisaties. grenzen. Naarmate de dronetechnologie toeneemt, zal deze waarschijnlijk goedkoper worden. Ten minste één ontwikkelaar, het Chinese DJI, is al bezig met commercieel verkrijgbare vliegende drones die geschikt zijn voor videocamera's, en een andere werkt naar verluidt aan een nano-quadrotor met een fotocamera aan boord [bronnen:Kuruvilla, Ackerman, Svensson].

De angst is dat de macht van goedkope surveillance er een is die waarschijnlijk corrumpeert. Als nano-quadrotoren en andere drone-technologie net zo wijdverbreid beschikbaar worden als bijvoorbeeld iPads, zouden ze kunnen worden gebruikt als spionageapparatuur door wetshandhavingsinstanties, paparazzi en bedrijven, evenals door elke Joe op straat die zijn buren in de gaten wil houden. Om nog maar te zwijgen van het persoonlijk letsel en de materiële schade die een foutieve drone-crash kan veroorzaken. Als gevolg hiervan creëren federale en staatsfunctionarissen in de VS beleidsnormen om individuele privacy- en veiligheidsproblemen te beschermen en tegelijkertijd gebruikers in staat te stellen het aanzienlijke potentieel van dronetechnologie aan te boren. Net als de nano-quadrotoren zelf is het regelgevingsveld waarin ze uiteindelijk zullen opereren nog steeds een werk in uitvoering [bronnen:Kuruvilla, Svensson].

Veel meer informatie

Noot van de auteur:Wat is een nano-quadrotor?

Nadat ik in een recente opdracht over de National Security Agency had geschreven en in een andere opdracht een quiz met twintig vragen over de zombie-apocalyps had opgesteld, heb ik de zorg van een scepticus voor mijn persoonlijke privacy en een gezonde angst voor de hersenhongerige ondoden ontwikkeld. Het is dus misschien geen verrassing dat een glimp van twintig zielloze drones die in perfecte formatie neuriën mij een beetje gespannen maakte. Laten we hopen dat niemand die dingen leert hoe ze moeten eten... of mijn e-mail checken.

Gerelateerde links

• Hoe militaire robots werken
• Hoe de MQ-9 Reaper werkt
• Hoe heeft NASA geholpen brandweerlieden te redden?
• 5 toekomstige technologiemythen
• Top 5 groene robots

Bronnen

• Ackerman, Evan. "MeCam is zogenaamd een met een camera uitgeruste autonome nano-quadrotor van $ 50." IEEE-spectrum. 28 januari 2013. (26 augustus 2013) http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/home-robots/mecam-is-a-50-camerauitgerust-autonomous-nano-quadrotor-supposedly
• Davies, Chris. "De video over de Nano Quadrotor-robotzwerm is fascinerend en angstaanjagend." Slash-uitrusting. 1 februari 2012. (25 augustus 2013) http://www.slashgear.com/nano-quadrotor-robot-swarm-video-is-mesmerizing-terrifying-01211558/
• Ebert, Roger. "2001:een ruimte-odyssee." RogerEbert.com. 27 maart 1997. (4 september 2013) http://www.rogerebert.com/reviews/great-movie-2001-a-space-odyssey-1968
• Hicks, Jennifer. "Intelligente detectie-landbouwrobots om gewassen te oogsten." Forbes. 6 augustus 2012. (25 augustus 2013) http://www.forbes.com/sites/jenniferhicks/2012/08/06/intelligent-sensing-agriculture-robots-to-harvest-crops/
• Kumar, Vijay. "Robots die vliegen...en samenwerken." TED. Maart 2012. (25 augustus 2013) http://www.ted.com/talks/vijay_kumar_robots_that_fly_and_cooperate.html
• Kuruvilla, Carol. “Politieagenten, archeologen en boeren gebruiken hightech drones voor civiele doeleinden.” Dagelijks nieuws uit New York. 21 februari 2013. (26 augustus 2013) http://www.nydailynews.com/news/national/photos-high-tech-drones-find-non-war-civilian-article-1.1270332
• Owano, Nancy. "Robotzwermen in de lucht maken complexe bewegingen." Phys.org. 2 februari 2012. (25 augustus 2013) http://phys.org/news/2012-02-airborne-robot-swarms-complex-video.html
• Philips, Matteüs. "Hoe de robots verloren:de opkomst en ondergang van hoogfrequente handel." Bedrijvenweek. 6 juni 2013. (25 augustus 2013) http://www.businessweek.com/articles/2013-06-06/how-the-robots-lost-high-frequency-tradings-rise-and-fall
• Saenz, Aaron. "Vliegende robotzwerm nano-quadrotors krijgt miljoenen views, nieuw bedrijf." Singulariteitshub. 5 februari 2012. (25 augustus 2013) http://singularityhub.com/2012/02/05/flying-robotic-swarm-of-nano-quadrotors-gets-millions-of-views-new-company /
• Searles, Rebecca. "Vliegende robots genaamd 'Nano Quadrotor' Drones Swarm Lab. The Huffington Post. 2 februari 2012. (26 augustus 2013) http://www.huffingtonpost.com/2012/02/02/flying-robots-nano -quadrotor-drones-swarm_n_1249442.html
• Svensson, Peter. "Phantom Quadcopter brengt dronetechnologie naar de massa." Tijd. 15 augustus 2013. (4 september 2013) http://techland.time.com/2013/08/15/phantom-quadcopter-brings-drone-technology-to-the-masses/
• ZWARMEN. "Schaalbare sWarms van autonome robots en mobiele sensoren (SWARMS) project." (26 augustus 2013) http://www.swarms.org/
• Universiteit van Pennsylvania. "GRASP-laboratorium:onderzoeksprojecten." (26 augustus 2013) https://www.grasp.upenn.edu/research/
• VS Nationale Bibliotheek voor Geneeskunde. "Robotchirurgie." 28 maart 2011. (25 augustus 2013) http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/007339.htm