科科學：空中自由變換飛行組合─瑞士研製自律性小型飛行器

 
（圖片來源：Rovio）

能像鳥類一樣自由飛翔並成群結隊的小型飛行器，正在瑞士的日內瓦湖附近飛行並接受測試。

瑞士洛桑州的艾柯爾聯邦理工學院（Ecole Polytechnique Fédérale）人工智慧系統實驗室（Laboratory of Intelligence Systems）的三名研究員──賽賓娜‧哈爾特（Sabine Hauert）、賽佛林‧萊文（Severin Leven）及戴瑞歐‧佛蘭里諾（Dario Floreano）開發出一種讓具有蜜蜂般固定翼設計的小型飛行器在空中並排飛行而彼此不會發生碰撞的技術。這些小型飛行器目前只用於照相及繪製地圖，未來它們將用於搜索及偵查的飛行任務。

來源：Wired

這些飛行器群聚的移動方式，是根據鳥群及魚群的移動特性，以三度空間演算法得來。該演算法是在1986年由克雷格‧雷諾多（Craig Reynolds）發展出來，最早是用於電腦繪圖上。透過這個演算法，可以讓這些小型飛行器的移動模式都像真正的鳥群一樣簡單，他們不需經過思考便能對旁邊的同伴做出反應。在嗡嗡聲中，形成群體，既和諧又優美。

麻省理工學院博士後研究員哈爾特（Hauert）表示：「成群飛行有三項要素：與同伴以相同速度向同一方向移動，避免碰撞，同時還要保持在一定的距離之內。」在撰寫這些飛行器的程式時，哈爾特（Hauert）和佛蘭里諾（Floreano）又加上了第四項要素──定點間飛行。這項新的要素，能使這些飛行器飛到預先設定的地點，成為搜索與偵查的利器。

在2009年年底，在瑞士成立的一家新公司──「知覺飛行」（senseFly）所生產的這些小型飛行器，實際上是此人工智慧系統實驗室所製作的一項衍生產品。此飛行器上搭載Linux電腦，安裝有自動駕駛軟體，彼此間則是透過WiFi聯絡。在此項研究中，哈爾特（Hauert）和佛蘭里諾（Floreano）不斷地尋找機器在群飛狀態時，最佳的平衡重量、成本、轉彎能力和接收彼此訊號的範圍。

哈爾特（Hauert）指出：「設想兩架飛行器的動作，就像兩人握著彼此的雙手一樣，其中一人改變行進方向時，若另一人無法立即反應，兩者之間的聯繫就會中斷。」

為了使技術更完善，他們在空地測試了超過兩百多次無碰撞的飛行。雖然起初只是簡單的試驗，而最終也成功群聚了十架小型飛行器。他們相信，還可以加上更多。至今，他們已經模擬了高達一百架小型飛行器。下回，佛蘭里諾 （Floreano）還打算加上不同的感測器，像是將相機架設在飛行器的眼睛上，讓機器成群飛行時，能避開障礙物。

九月二十五至三十日，哈爾特（Hauert）和佛蘭里諾（Floreano）將在舊金山智慧機器人與系統國際會議中（IROS），發表他們的成果。此項研究則是由瑞士聯邦國防部贊助的群眾微型飛行載具研究（Swarming Micro Air Vehicles, or SMAV）的一部分。

以下為該團隊提供的影片：

註：本文由文藻外語學院翻譯系畢業展翻譯小組協助翻譯：吳郁婷（Lea Wu）、王藝瑾（Jin Wang）、古凱瑜（Kelly Ku）、梁嘉育（Mini Liang）。

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