Il MIT (Massachusetts Institute of Technology – NDR) è al lavoro su tecniche avanzate per cercare di ridurre i problemi di collisione in volo. Se avete dato un’occhiata alle notizie di recente, avrete quasi sicuramente notato che i titoli dei giornali sono stati fortemente concentrati su una serie di disastri legati all’aviazione. Almeno in alcuni di questi casi le tragedie sono avvenute a causa di aerei che si sono avvicinati troppo l’uno all’altro durante il volo. Questo non è affatto un problema nuovo: è vecchio quanto l’aviazione stessa. Ma man mano che i cieli diventano sempre più affollati, le sfide legate al mantenimento delle distanze di sicurezza tra gli aerei non potranno che aumentare.

In un certo senso, queste sfide sono ancora maggiori quando si tratta di droni rispetto agli aerei convenzionali. Che vengano utilizzati per uno spettacolo di luci, ispezioni delle infrastrutture o consegna di pacchi, un gran numero di droni sono spesso intenzionalmente programmati per volare molto vicini tra loro. In queste condizioni, un piccolo errore di calcolo, o anche una folata di vento inaspettata, possono significare un disastro per lo sciame.

Ora, i ricercatori del MIT hanno sviluppato una potenziale soluzione a questo problema. Il loro nuovo metodo di addestramento basato sull’intelligenza artificiale (AI) garantisce che grandi gruppi di droni autonomi – o altri sistemi robotici multi-agente – possano volare insieme in sicurezza, anche in ambienti complessi. La tecnica consente ai droni di adattare dinamicamente le loro traiettorie di volo in tempo reale, evitando collisioni e pur raggiungendo i loro obiettivi primari.

Garantire la sicurezza negli sciami è attualmente una sfida enorme perché i metodi tradizionali richiedono il calcolo e la pianificazione del percorso di ogni singolo drone in relazione a tutti gli altri. Questo approccio è computazionalmente costoso e difficile da scalare. A causa di queste difficoltà, i grandi spettacoli di droni in genere prendono una scorciatoia in cui ciascuna unità segue un percorso predeterminato, chiudendo di fatto gli occhi di fronte a ostacoli imprevisti o cambiamenti nelle condizioni di volo. Se un drone devia dalla rotta, le collisioni possono diventare inevitabili.

Il nuovo approccio del MIT prende una strada diversa. Invece di programmare ogni drone con una traiettoria fissa, i ricercatori hanno sviluppato un sistema che consente ai droni di mappare continuamente i propri margini di sicurezza. Ciò significa che ogni drone determina le zone sicure, concentrandosi solo sulle immediate vicinanze, e quindi regola autonomamente i suoi movimenti in tempo reale per evitare la probabilità di una collisione.

Questo metodo si chiama Graph Control Barrier Function Plus (GCBF+) e utilizza reti neurali a grafo per modellare il modo in cui i droni interagiscono con il loro ambiente. Invece di fare affidamento su un controllo centralizzato, ogni drone opera in modo indipendente utilizzando le informazioni locali, in modo simile a come gli esseri umani si muovono in un affollato centro commerciale concentrandosi solo sulle persone vicine invece di pianificare in anticipo un percorso fisso.

Il sistema calcola innanzitutto il raggio di rilevamento di un agente, definendo quanto dell’ambiente circostante può rilevare. Utilizzando questi dati, il controller basato sull’intelligenza artificiale prevede potenziali conflitti e aggiorna continuamente il suo piano di volo. Il risultato è un sistema di sicurezza dinamico e scalabile che funziona non solo per una manciata di droni, ma anche per migliaia contemporaneamente.

Per testare il sistema, il team ha condotto esperimenti sia nel mondo reale che simulativo. In una dimostrazione, un gruppo di otto piccoli droni quadrirotori (Crazyflies) si sono manovrati con successo l’uno intorno all’altro a mezz’aria mentre cambiavano posizione, un compito che normalmente comporterebbe una collisione. I droni hanno adattato dinamicamente le loro traiettorie di volo in tempo reale, rimanendo all’interno delle zone di sicurezza calcolate.

In un altro esperimento, i droni avevano il compito di atterrare su piattaforme robotiche mobili (Turtlebot) che si muovevano continuamente in cerchio. Anche con movimenti imprevedibili, i droni sono stati in grado di navigare e atterrare in sicurezza senza scontrarsi l’uno con l’altro.

Con il rapido avanzamento della tecnologia dei droni e la crescita del loro utilizzo nelle applicazioni commerciali e di intrattenimento, innovazioni come GCBF+ potrebbero essere essenziali per prevenire futuri incidenti aerei. Se volete approfondire, potete trovare l’articolo completo sul sito del MIT.

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