Σμήνος συνεργαζόμενων drones για καταστάσεις έκτακτης ανάγκης ή φυσικών καταστροφών


Ο καθηγητής της μηχανικής Souma Chowdhury και οι συνεργάτες του εργαστηρίου της ADAMS, Sanchit Gupta, Arun Sunil και Maulik Kumar, καταδεικνύουν πώς η συνεργασία μεταξύ αυτόνομων αεροσκαφών μπορεί να παρέχει επικοινωνία και άλλη βοήθεια στους ανταποκριτές έκτακτης ανάγκης
Έρευνα του καθηγητή Souma Chowdhury
Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Αεροδιαστημικής

Μέσα σε λίγες ώρες μετά την καταστροφή του Νεπάλ τον Απρίλιο του 2015, ο σεισμός μεγέθους 7,8 χτύπησε και τραυμάτισε χιλιάδες ανθρώπους και κατέστρεψε χιλιάδες σπίτια. Ξένες κυβερνήσεις και υπηρεσίες βοήθειας άρχισαν να στέλνουν στην κυβέρνηση του Νεπάλ δυνάμεις ανακούφισης, ιατρικό εξοπλισμό, τρόφιμα και νερό.

Την επόμενη χρονιά, οι διεθνείς οργανισμοί βοήθειας έστειλαν τρόφιμα και ιατροφαρμακευτικό υλικό στον Ισημερινό μετά από έναν εξίσου ισχυρό σεισμό τον Απρίλιο του 2016. 

Οι κυβερνητικές υπηρεσίες αλλά και οι υπηρεσίες έκτακτης ανάγκης και στις δύο καταστροφές χρησιμοποίησαν τα drones.

"Στο Νεπάλ, τα μη επανδρωμένα οχήματα - UAVs - χρησιμοποιήθηκαν για αποστολές έρευνας και διάσωσης και για χαρτογράφηση κτιρίων, κατοικιών και άλλων κατασκευών που καταστράφηκαν από τον σεισμό", λέει ο Souma Chowdhury, επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Αεροδιαστημικής.

"Τα UAVs ήταν επίσης χρήσιμα για την αξιολόγηση των υποδομών, συμπεριλαμβανομένων των δρόμων που υπέστησαν ζημιά στον σεισμό του Ισημερινού, για να προσδιορίσουν οι αρχές εάν είναι ασφαλή ή όχι."

Ο Chowdhury θεωρεί ότι η τεχνολογία UAV διαδραματίζει ολοένα και πιο κρίσιμο ρόλο στις περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης και στις επιχειρήσεις αντιμετώπισης καταστροφών σε όλο τον κόσμο.

"Τα UAVs προσεγγίζουν ολοένα και περισσότερο την πρωτοπορία στην καινοτομία της τεχνολογικής ανθρωπιστικής βοήθειας", εξηγεί. "Ενώ η εφαρμογή τους σε καταστάσεις ανακούφισης από καταστροφές βρίσκεται ακόμη σε εμβρυακό στάδιο, οι πρόσφατες δοκιμές έχουν δώσει ενθαρρυντικά αποτελέσματα." 


Ο καθηγητής της μηχανικής Souma Chowdhury και οι συνεργάτες του εργαστηρίου της ADAMS, Sanchit Gupta και Arun Sunil, επιδεικνύουν συνεργατική πτήση UAV
Ορισμένα από αυτά τα αποτελέσματα προέρχονται από το εργαστήριο Chowdhury's Adaptive Design Algorithms, Models and Systems (εργαστήριο ADAMS).

Η έρευνά του πρωτοστάτησε στο να προγραμματίζει ομάδες UAV – σμήνος από drones - για να χαρτογραφούν γρήγορα και αποτελεσματικά τις πετρελαιοκηλίδες.

Ο Chowdhury επινόησε μια μέθοδο με την οποία τα UAVs καταγράφουν γρήγορα το πετρέλαι0 που βρίσκεται στην επιφάνεια του νερού αλλά και το σημείο της διαρροής. Με πολλαπλούς χειριστές που κάνουν παρατηρήσεις κάθε πέντε δευτερόλεπτα, το μέγεθος της διαρροής μπορεί να προσδιοριστεί γρήγορα. 

Οι εφαρμογές των UAV για αντιμετώπιση έκτακτων αναγκών και καταστροφών σε παγκόσμιο επίπεδο και στις ΗΠΑ, σύμφωνα με τον Chowdhury, μπορεί να ποικίλουν από τη χαρτογράφηση ενός περιβαλλοντικού κινδύνου έως την διάσωση ανθρώπινων ζωών σε περιπτώσεις όπως τυφώνες, πυρκαγιές, ανεμοστρόβιλοι και πλημμύρες. Επίσης ανιχνεύουν θύματα ή τραυματίες και μεταφέρουν κρίσιμο ωφέλιμο φορτίο ή προμήθειες - σε δύσβατες περιοχές. 

"Αυτό σημαίνει ότι χρειαζόμαστε πληροφορίες σε μια μεγάλη περιοχή ... ιδανικά από τον αέρα", λέει.

"Τα τελευταία πέντε χρόνια, τα UAVs έχουν γίνει αρκετά state-of-the art. Μπορούμε να αγοράσουμε πολλά μοντέλα από το εμπόριο. Η μόνη διαφορά είναι ότι αν χρησιμοποιήσουμε μόνο ένα drone, δεν πρόκειται να είμαστε αποτελεσματικοί. Για να συλλέξουμε δεδομένα από μια μεγάλη περιοχή χρειαζόμαστε πολλά περισσότερα» λέει ο Chowdhury. 

"Ο χρόνος είναι πολύ σημαντικός όταν προσπαθούμε να σώσουμε ζωές. Τα γεγονότα που είναι ευαίσθητα στο χρόνο τα ονομάζουμε δυναμικά και πρέπει να μεγιστοποιήσουμε την ποσότητα των πληροφοριών που αποκτήθηκαν σε ελάχιστο χρονικό διάστημα.

"Τώρα λοιπόν, πρέπει να βάλω πολλά drones στον ουρανό ... που είναι η τεχνολογία των σμήνους", λέει."Αν θέλουμε να πετάξουμε τόσα πολλά drones που θα συνεργάζονται μεταξύ τους τίθεται το ερώτημα " πώς το πετυχαίνουμε αυτό; ""

Για να γίνει αυτό, λέει ο Chowdhury, τα drones πρέπει να είναι σε θέση να διαχειριστούν τον εαυτό τους.

"Αν ένα άτομο χρειάζεται να διαχειριστεί κάθε UAV, τότε θα υπάρξουν εκπρόσωποι έκτακτης ανάγκης, μέλη της πυροσβεστικής υπηρεσίας ή του αστυνομικού τμήματος, οι οποίοι θα χρειαστούν απλά για να παρακολουθήσουν ή να πετάξουν τα UAV αντί να κάνουν κάτι άλλο, χρειάζονται περισσότερα ", λέει.

"Στην ιδανική περίπτωση, θα θέλαμε τα drones αυτά να πετάνε, να αποφεύγουν τις συγκρούσεις με κτίρια καθώς και μεταξύ τους, να υπολογίζουν πού να πάνε στη συνέχεια, πώς να εκτελέσουν καλύτερα την αποστολή ως ομάδα και ούτω καθεξής.

"Λοιπόν, τώρα μιλάμε για αυτόνομα και συλλογικά αυτόνομα drones. Εδώ είναι που τα πράγματα αρχίζουν να γίνονται δυσκολότερα, ειδικά όταν θέλουμε να πετύχουμε ένα τέτοιο επίπεδο πολυπλοκότητας με έναν οικονομικό προϋπολογισμό.

Ο Chowdhury, ωστόσο, οραματίζεται ομάδες διαφορετικών UAV σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης και αντιμετώπισης καταστροφών.

"Για να γίνει αυτό, ορισμένα UAVs μπορεί να συλλέγουν δεδομένα εικόνων, άλλα να λαμβάνουν μετρήσεις υπέρυθρης ακτινοβολίας – άλλα να μετρούν την ποιότητα αέρα σε περίπτωση πυρκαγιάς - και ένα τρίτο σύνολο UAV στην ομάδα αυτή θα μπορούσε να φέρει ένα ωφέλιμο φορτίο ιατρικών προμηθειών ή εξοπλισμού επικοινωνίας σε κρίσιμες τοποθεσίες όπως προσδιορίστηκαν από τα drones της ομάδας στην απεικόνιση ", λέει.

"Υπάρχει επίσης αυξανόμενο ενδιαφέρον για τον ορισμό ενός UAV που θα χρησίμευε ως τηλεκατευθυνόμενη επικοινωνία και μέσω αυτού του UAV, οι άλλοι θα μπορούσαν να μιλάνε μεταξύ τους - δημιουργώντας έτσι αυτό που ονομάζουμε ένα ιπτάμενο ad hoc δίκτυο ή το FANET", λέει.

"Κάθε drone μπορεί να εκτελεί διαφορετικό έργο, αλλά όλα μαζί θα μπορούν να συνεργάζονται μεταξύ τους ".

Ο Chowdhury λέει ότι η έρευνά του επικεντρώνεται στη δικτύωση UAVs, παρέχοντάς τους την τεχνολογία να μιλάει το ένα στο άλλο, να παίρνουν αποφάσεις και να κινούνται εκεί που χρειάζονται, χωρίς να χρειαστεί κάποιος στο έδαφος να συγχρονίσει τη δραστηριότητα.

Η διατήρηση της επικοινωνίας εδάφους με το σμήνος μπορεί να γίνει από έναν άνθρωπο, λέει, ή από ένα ρομπότ.

"Ένα άλλο βασικό σημείο εδώ είναι ότι θέλουμε να είμαστε σε θέση να παραδίδουμε ιατρικά υλικά ή εξοπλισμό επικοινωνίας όσο το δυνατόν πιο γρήγορα και αποτελεσματικά, ενώ η καταστροφή είναι σε εξέλιξη", λέει.

"Αυτό είναι ένα μεγάλο πλεονέκτημα των UAVs που μπορούν να πάνε γρήγορα και εύκολα σε περιοχές που μπορεί να μην είναι προσβάσιμες ή πρακτικές για ένα ελικόπτερο, για παράδειγμα".

Ο Chowdhury σημειώνει ότι υπάρχει συνεχής έρευνα που επικεντρώνεται στην επίλυση ανοικτών ερωτήσεων σχετικά με την τεχνολογία UAV. «Έχουμε επικεντρωθεί στη λήψη αυτής της τεχνολογίας όπου μπορεί να προσφέρει ακόμη μεγαλύτερη βοήθεια», προσθέτει.

"Σε μια πλημμύρα, για παράδειγμα, αν υπάρχουν άνθρωποι που είναι εγκλωβισμένοι πάνω από ένα σπίτι, το UAV μπορεί να τραβήξει εικόνες, να τις αναγνωρίσει ως ανθρώπινα όντα, να επικοινωνήσει με άλλα drones και στη συνέχεια να δώσει εντολή για την αποστολή τροφίμων και πρώτων βοηθειών.

"Καθώς η ευελιξία των UAVs αυξάνεται και οι ακραίες καιρικές συνθήκες γίνονται πιο σοβαρές, θα διαδραματίσουν μεγαλύτερο ρόλο στο μέλλον στην παρακολούθηση των καταστροφών και την ανταπόκριση σε διαφορετικές κλίμακες".


Ετικέτες ,
[blogger]

Author Name

Φόρμα επικοινωνίας

Όνομα

Ηλεκτρονικό ταχυδρομείο *

Μήνυμα *

Από το Blogger.