ข้ามไปยังเนื้อหาหลัก
บินให้เหมือนผึ้ง! ระบบนำทางโดรนบินขนาดเล็ก เลียนแบบการนำทางจากสมองผึ้ง ไม่ง้อ GPS
เทคโนโลยี

บินให้เหมือนผึ้ง! ระบบนำทางโดรนบินขนาดเล็ก เลียนแบบการนำทางจากสมองผึ้ง ไม่ง้อ GPS

ขนิษฐา จันทร์ทร 20 มิ.ย. 695 นาที20 มิ.ย. 69

ทีมนักวิจัยแกะรอยสมองผึ้ง พัฒนาระบบนำทางอัจฉริยะขนาดจิ๋วสำหรับโดรน น้ำหนักเบา ช่วยประหยัดพลังงานและทำงานได้แม้ไร้สัญญาณ GPS

ขนาดตัวอักษร

ทีมนักวิจัยแกะรอยสมองผึ้ง พัฒนาระบบนำทางอัจฉริยะขนาดจิ๋วสำหรับโดรน น้ำหนักเบา ช่วยประหยัดพลังงานและทำงานได้แม้ไร้สัญญาณ GPS

"โดรน" เป็นเครื่องมือสำคัญในหลายอุตสาหกรรม แต่มีข้อจำกัดในการแบกรับน้ำหนักระบบเซนเซอร์และคอมพิวเตอร์ประมวลผล รวมถึงความเสี่ยงเมื่อต้องบินในจุดอับสัญญาณดาวเทียม นักวิทยาศาสตร์ได้หาทางออกด้วยการถอดรหัสพฤติกรรมการบินของผึ้งป่ามาสร้างเป็นระบบนำทางโดรนรูปแบบใหม่

นวัตกรรมนี้ช่วยให้โดรนขนาดเล็กพิเศษสามารถบินสำรวจและกลับคืนสู่ฐานได้อย่างแม่นยำ โดยใช้ทรัพยากรคอมพิวเตอร์และพลังงานเพียงเศษเสี้ยว ซึ่งช่วยปลดล็อกการใช้งานหุ่นยนต์บินในพื้นที่ปิดได้อย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน

โดรนจิ๋วระบบนำทางเลียนแบบผึ้งบินสำรวจพืชผลในโรงเรือนกระจกเพื่อเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร

จำลองระบบนำทางจากสมองผึ้ง

โดยปกติแล้ว หากเราต้องการให้โดรนสามารถบินหลบสิ่งกีดขวางและหาทางกลับฐานได้เอง วิศวกรจะต้องติดตั้งระบบ GPS ร่วมกับกล้องเลเซอร์สแกนและหน่วยประมวลที่กินพลังงานสูง ซึ่งเป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้เลยสำหรับโดรนขนาดเล็กที่มีน้ำหนักพอ ๆ กับลูกกอล์ฟ เพราะแบตเตอรี่จะหมดลงภายในไม่กี่นาที

ทีมนักพัฒนาจึงหันไปศึกษา "ผึ้ง" สิ่งมีชีวิตที่มีสมองขนาดเท่าเม็ดงาและมีเซลล์ประสาทเพียงไม่กี่ล้านเซลล์ แต่สามารถบินออกไปหาอาหารไกลหลายกิโลเมตรและเดินทางกลับรังได้อย่างไม่มีหลงทาง โดยธรรมชาติของผึ้งไม่ได้ประมวลผลโลกเป็นแผนที่สามมิติความละเอียดสูงเหมือนคอมพิวเตอร์ แต่ใช้วิธีจำภาพทิวทัศน์แบบง่าย ๆ ร่วมกับการนับก้าวด้วยสายตา

ทีมนักวิจัยมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟต์ (TU Delft) ขณะพัฒนาระบบนำทางโดรนขนาดเล็กเลียนแบบสมองผึ้ง

อัลกอริทึมเลียนแบบโครงข่ายประสาท

นักวิทยาศาสตร์จาก มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเดลฟต์ (Delft University of Technology หรือ TU Delft) ประเทศเนเธอร์แลนด์ ได้สร้างอัลกอริทึมที่เลียนแบบโครงข่ายประสาทของแมลง (Biomimicry) มาติดตั้งลงในโดรนขนาดเล็กพิเศษที่มีน้ำหนักเพียง 56 กรัม

กลไกการทำงานของระบบนี้แบ่งออกเป็นสองส่วนหลัก ส่วนแรกเรียกว่า "การบันทึกภาพจำลอง" (Snapshot) โดรนจะใช้กล้องน้ำหนักเบาเก็บภาพมุมกว้างรอบตัวเป็นระยะเฉพาะจุดที่สำคัญ เช่น จุดเริ่มต้น หรือทางแยกหลัก ส่วนที่สองคือ "ระบบคำนวณระยะทางจากสายตา" (Odometry) ซึ่งทำหน้าที่ตรวจจับการเคลื่อนที่ของแสงและวัตถุที่ผ่านหน้ากล้อง เพื่อคำนวณว่าตัวเครื่องบินห่างจากจุดบันทึกภาพล่าสุดเป็นระยะทางเท่าใด เมื่อระบบพบว่าโดรนเริ่มบินหลงทิศ มันจะเคลื่อนตัวกลับไปตามพิกัดของภาพถ่ายล่าสุดขนานไปกับระยะทางที่คำนวณไว้ ทำให้สามารถหาทางกลับสู่ฐานได้อย่างแม่นยำ

ดึงจุดเด่น "42 กิโลไบต์" ความจำจิ๋วแต่ทรงพลัง

ความสำเร็จที่น่าทึ่งของเทคโนโลยีนี้ คือการใช้พื้นที่จัดเก็บข้อมูลน้อยอย่างเหลือเชื่อ โดยอัลกอริทึมนำทางทั้งหมดใช้หน่วยความจำคอมพิวเตอร์เพียง 42 กิโลไบต์ (KB) เท่านั้น หากเปรียบเทียบให้เห็นภาพ ข้อมูลชุดนี้มีขนาดเล็กกว่าไฟล์รูปภาพหนึ่งรูปบนโทรศัพท์มือถือ หรือใกล้เคียงกับขนาดไฟล์ของภาพสติกเกอร์กราฟิกทั่วไป

การลดขนาดซอฟต์แวร์ให้เล็กที่สุดส่งผลให้โดรนไม่ต้องแบกคอมพิวเตอร์ราคาแพงและกินไฟสูง พลังงานจากแบตเตอรี่เกือบทั้งหมดจึงถูกนำไปใช้ขับเคลื่อนมอเตอร์ใบพัดโดยตรง ทำให้โดรนขนาดจิ๋วเหล่านี้สามารถปฏิบัติภารกิจได้ยาวนานขึ้น และที่สำคัญคือระบบนี้ทำงานแบบพึ่งพาตนเอง (Autonomous) 100% โดยไม่ต้องเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต ไวไฟ หรือสัญญาณดาวเทียมจากภายนอก

การทดสอบหุ่นยนต์บินในห้องแล็บ Cyberzoo บินกลับฐานเองแม่นยำด้วยระบบนับก้าว Odometry ไม่ง้อ GPS

การนำไปปรับเพื่อใช้งานจริง

การปลดล็อกข้อจำกัดเรื่อง GPS และพลังงาน ช่วยให้เราสามารถนำโดรนขนาดเล็กไปใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวันและภาคอุตสาหกรรมได้อย่างหลากหลาย เนื่องจากตัวเครื่องมีน้ำหนักเบาจนไม่ก่อให้เกิดอันตรายหากเกิดการปะทะกับมนุษย์หรือสิ่งของ นอกจากนี้ ยังสามารถนำไปใช้งานในภาคการผลิตอื่น ๆ เช่น

  • ภาคเกษตรกรรมอัจฉริยะ : เกษตรกรสามารถใช้โดรนจิ๋วบินซอกแซกในโรงเรือนกระจก (Greenhouse) เพื่อตรวจจับแมลงศัตรูพืช นับจำนวนผลผลิต หรือตรวจสอบความชื้นของใบไม้ ได้อย่างใกล้ชิดโดยไม่กระทบกระเทือนต่อพืชผล
  • การจัดการคลังสินค้า : ช่วยลดภาระงานในคลังสินค้าขนาดใหญ่ โดยปล่อยให้ฝูงโดรนบินสำรวจเพื่อตรวจสอบรหัสสินค้าบนชั้นวางสูงในจุดอับสัญญาณได้อย่างอัตโนมัติ
  • ภารกิจกู้ภัยกู้วิกฤต : ในกรณีเกิดภัยพิบัติ เช่น อาคารถล่ม หรือแผ่นดินไหว ทีมกู้ภัยสามารถส่งโดรนจิ๋วเหล่านี้เข้าไปในซากปรักหักพังหรือโครงสร้างตึกที่ปิดทึบเพื่อค้นหาผู้รอดชีวิตได้อย่างรวดเร็ว

การพัฒนาเทคโนโลยีนำทางเลียนแบบสมองผึ้งในครั้งนี้ เป็นการพิสูจน์ให้เห็นว่าแนวทางการพัฒนาหุ่นยนต์ในอนาคตอาจไม่ใช่แค่การเอาความสามารถของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ใส่ลงไปในเครื่องจักร แต่คือการทำความเข้าใจและใช้ทรัพยากรให้คุ้มค่าที่สุดตามแบบฉบับของธรรมชาติ นวัตกรรมนำทางขนาด 42 กิโลไบต์นี้ กำลังจะเปิดประตูสู่ยุคใหม่ที่หุ่นยนต์บินขนาดจิ๋วสามารถทำงานร่วมกับมนุษย์ได้อย่างไร้ข้อจำกัด โดยเฉพาะเรื่องสัญญาณการเชื่อมต่อ และความพร้อมในการประยุกต์ในภาคอุตสาหกรรมต่าง ๆ

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: tudelft, newatlas, nature, bits-chips
ที่มาภาพ: tudelft

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

บทความที่เกี่ยวข้อง

ใช้ประโยชน์ในทางสันติ ไทย-เมียนมาร่วมใช้เทคโนโลยีสำรวจโลก จัดการสิ่งแวดล้อม-รับมือภัยพิบัติเทคโนโลยี

ใช้ประโยชน์ในทางสันติ ไทย-เมียนมาร่วมใช้เทคโนโลยีสำรวจโลก จัดการสิ่งแวดล้อม-รับมือภัยพิบัติ

เทคโนโลยีสำรวจโลก (Earth Observation Technology) คือการใช้เครื่องมือ เช่น ดาวเทียม และกล้องพิเศษเพื่อเก็บข้อมูลพื้นผิวโลก น้ำ และอากาศ ข้อมูลเหล่านี้ช่วยให้เราเข้าใจสภาพอากาศ ภัยธรรมชาติ และการใช้ประโยชน์จากพื้นที่ต่าง ๆ ได้ดีขึ้น

06 ส.ค. 69|12 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →
ก้าวสำคัญ! ครั้งแรกของไทย ส่ง “CE-7 MATCH” อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ ร่วมสำรวจดวงจันทร์ 24 ส.ค. นี้เทคโนโลยี

ก้าวสำคัญ! ครั้งแรกของไทย ส่ง “CE-7 MATCH” อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ ร่วมสำรวจดวงจันทร์ 24 ส.ค. นี้

24 ส.ค. นี้ เรามีนัดกัน! ร่วมเป็นสักขีพยาน ประเทศไทยส่งอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ “CE-7 MATCH” (อ่านว่า ฉางเอ๋อ 7 แมตช์) ซึ่งออกแบบและพัฒนาโดยคนไทย ได้รับคัดเลือกให้เข้าร่วมภารกิจสำรวจดวงจันทร์เป็นครั้งแรก

06 ส.ค. 69|16 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →
เปิดแผนสร้างฐานดวงจันทร์จีน ไทม์ไลน์ก่อสร้างไล่เลี่ยกับอเมริกา ใครจะชนะศึกอวกาศในครั้งนี้?เทคโนโลยี

เปิดแผนสร้างฐานดวงจันทร์จีน ไทม์ไลน์ก่อสร้างไล่เลี่ยกับอเมริกา ใครจะชนะศึกอวกาศในครั้งนี้?

ณ ตอนนี้น้ำแข็งบนผิวดวงจันทร์ก็ไม่ต่างอะไรไปจากน้ำมันอวกาศ ที่เร่งให้เกิดการแข่งขันกลับไปดวงจันทร์อีกครั้งอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนในรอบ 50 กว่าปีระหว่างสหรัฐอเมริกากับจีน

06 ส.ค. 69|17 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →
    บินให้เหมือนผึ้ง! ระบบนำทางโดรนบินขนาดเล็ก เลียนแบบการนำทางจากสมองผึ้ง ไม่ง้อ GPS | Thai PBS Sci & Tech