- طائرة MonoRace تهزم ثلاثة أبطال عالميين بسرعة تبلغ حوالي 62 ميلاً في الساعة.
- يستخدم النظام كاميرا واحدة ووحدة قياس قصور ذاتي (IMU) للتنقل، دون حاجة إلى نظام GPS.
- تولد MonoRace أوامر المحركات مباشرة عبر التعلم المعزز، بسرعة استجابة فائقة.
- يُظهر البحث إمكانية استخلاص ذكاء فعال حتى مع موارد محدودة، مما يدفع تطوير الذكاء الاصطناعي.
تمكنت طائرة سباق تراقب العالم عبر كاميرا واحدة من هزيمة ثلاثة أبطال عالم سابقين وجميع الفرق المستقلة الأخرى المشاركة في مسابقة دولية، محققة سرعة تبلغ حوالي 62 ميلاً في الساعة (100 كيلومتر في الساعة)، وفقاً لما أفاد به باحثون في جامعة دلفت للتكنولوجيا. ويُدعى هذا النظام MonoRace، وقد تم تطويره في مختبر MAVLab بقسم هندسة الطيران في جامعة دلفت للتكنولوجيا. ففي حين اعتمدت أنظمة السباق المستقلة المبكرة على أجهزة استشعار متعددة، فإن MonoRace يستخدم كاميرا أمامية واحدة ووحدة قياس قصور ذاتي (IMU) للإدراك والملاحة والتحكم.
عند سرعات السباق، تكاد الطائرة لا تملك وقتاً لتفسير الصور الضبابية والمشوهة. تقوم الشبكة العصبية بتحديد بوابات المسار في كل إطار، بينما تُستخدم وحدة القياس القصوري (IMU) ونموذج ديناميكا الطائرة لتقدير موقعها وحركتها. لا يتضمن النظام نظام GPS أو تتبع حركة خارجي. كما يجب على البرمجيات التعامل مع أعطال الطيران الفعلي، مثل تداخل الكاميرا وتشبع المستشعرات. وقال المؤلف الرئيسي للدراسة، ستافرو باهنام: «طورنا طريقة قوية تجمع بين المعلومات التي تراها الكاميرا ومعلومات حركة الطائرة نفسها، مما يتيح لها الملاحة دون نظام GPS».
التصميم الفريد لنظام MonoRace
لم يعتمد MonoRace على حزمة التحكم التقليدية، بل يستخدم النظام شبكة عصبية صغيرة لتوليد أوامر المحركات مباشرة. وهو يعمل على شريحة محمولة دقيقة، حيث يصدر متحكم الطيران أوامره بتردد 500 مرة في الثانية. درب الباحثون النظام عبر التعلم المعزز، مما يمكّنه من التحكم في الطائرة مع مراعاة القيود الفيزيائية. وقال المؤلف روبن فيريد، إن تخطي خطوة تخطيط مسار الطيران أولاً يتيح للمتحكم الاستجابة بسرعة فائقة، واستغلال أداء الطائرة بالكامل، مع الحفاظ على حجمه الصغير لتشغيله على متن الطائرة.
اختبر فريق البحث نظام MonoRace في فعالية أبوظبي للطائرات المستقلة 2025. فقد صمم المنظمون الطائرة وبيئة المسار وشغلوهما، وبالتالي لم يتمكن الباحثون من التحكم في العتاد أو المسار. وعلى الرغم من ذلك، بلغت طائرة دلفت سرعة 100 كيلومتر في الساعة، وهزمت جميع الفرق المستقلة الأخرى بالإضافة إلى ثلاثة طيارين بشريين من أبطال العالم السابقين. وقال كريستوف دي فاغتر، إن الهدف ليس تزويد الروبوتات بأجهزة استشعار وحواسيب أقوى، بل معرفة مقدار الذكاء الذي يمكن استخلاصه بموارد محدودة.
السباق يدفع حدود الذكاء الاصطناعي
يجبر السباق الذكاء الاصطناعي على أن يكون سريعاً وقوياً، وقادراً على التكيف في غياب قياسات مرجعية خارجية.
قال البروفيسور في جامعة دلفت للتكنولوجيا، غيدو دي كروون، إن السباق يمثل وسيلة لدفع ذكاء الآلات الروبوتية إلى حدودها القصوى. وهنا، قام الفريق بتحسين السرعة، لكنه أوضح أن النهج نفسه يمكن أن يعطي الأولوية للكفاءة أو السلامة، مثلاً لتوفير تحكم سلس وموفر للطاقة للآلات التي تتراوح من المكانس الكهربائية الصغيرة إلى الرافعات الجسرية الكبيرة الساحلية. ويعتقد الباحثون أن هذه المبادئ يمكن أن تساعد العديد من الأنظمة المستقلة، بما في ذلك المركبات والروبوتات المتنقلة والآلات الجوية والبشرية المستقبلية، على اتخاذ قرارات سريعة وموثوقة بقدرات حوسبة محمولة محدودة.
نُشر هذا البحث لأول مرة في مجلة «Science Robotics».
تأثير MonoRace على الأنظمة المستقلة
لا يُظهر نجاح MonoRace أداء الطائرة في الظروف القصوى فحسب، بل يسلط الضوء أيضاً على كيفية تعزيز قدرات الذكاء في الأنظمة المستقلة عبر تقنيات مبتكرة عندما تكون الموارد محدودة. فهذه الطريقة لا تعتمد على التكوين التقليدي متعدد المستشعرات، بل تستفيد من كاميرا واحدة ومعلومات الحركة الداخلية، مما يكشف عن إمكانات الأنظمة المستقلة المستقبلية في تطبيقات متنوعة، سواء في النقل أو الأتمتة الصناعية، حيث يمكن لكلا المجالين الاستفادة من استراتيجية التحكم الفعالة هذه.