Связь под водой крайне затруднена: радиоволны практически не распространяются в водной среде, оптические каналы работают только на расстоянии нескольких метров, а акустические сигналы имеют очень низкую пропускную способность — от десятков до десятков тысяч бит в секунду. Кроме того, акустическая связь страдает от высоких задержек и помех.
Ученые разработали систему связи для группы подводных дронов
Команда ученых из Университета Хайфы и стартапа Skana Robotics разработала технологию, позволяющую группам подводных роботов обмениваться данными на больших расстояниях без всплытия на поверхность.
Исследователи тестируют новую акустическую навигационную систему, чтобы решить проблему, с которой океанологи борются уже много лет — как заставить несколько подводных роботов совместно наблюдать за океаном, действуя как рой. https://www.whoi.edu/news-insights/content/underwater-robots-swarm-the-ocean/
До сих пор подводные роботы для передачи данных друг другу были вынуждены подниматься на поверхность. Это очень неудобно, поскольку дроны могут обмениваться данными только в том случае, когда все находятся на поверхности, то есть время подъема надо синхронизировать, а для этого им нужно сначала «договориться». Но альтернатив не было.
Теперь ученые создали систему управления группой подводных беспилотных аппаратов. Система решает одну из главных проблем подводных групповых операций — коммуникацию между аппаратами.
Подводные дроны общаются на языке, семантически похожем на речь человека
Прорыв заключается не в новом типе сигнала, а в радикально более эффективном использовании существующих акустических каналов. Профессор Тедди Лазебник из Хайфского университета, возглавлявший исследование, разработал алгоритмы «семантического сжатия». Вместо передачи сырых данных сенсоров система отправляет компактные сообщения высокого уровня: что робот обнаружил, где остается неопределенность, какие действия он предлагает предпринять. Это позволяет втиснуть критически важную информацию в узкий акустический канал.
Несколько подводных аппаратов разных типов, связываются под водой.
Система связи позволяет реализовать распределенное планирование. Аппараты могут самостоятельно принимать решения о перераспределении задач: передать обнаруженный объект ближайшему соседу, сформировать поисковую линию или перенаправить часть группы на инспекцию, продолжая работать в рамках общей миссии флота.
Vera™ — это программируемое командное ядро, встроенное в каждое судно, которое отвечает за выполнение и контроль логики миссии на борту. Основанная на ROS2, Vera преобразует директивы всего флота в локальные автономные действия.
Тедди Лазебник объясняет, что команда намеренно отказалась от новейших ИИ-технологий в том числе от больших языковых моделей в пользу более проверенных и математически обоснованных алгоритмов. Они дают более предсказуемые и проверяемые результаты. Современные нейросети мощнее, но их поведение более «шаткое», что критично для военных применений.
Система дает возможность развертывать сотни беспилотных аппаратов в одной операции с координацией действий как на поверхности, так и под водой. Помимо оборонных задач, технология может применяться для защиты и охраны подводной инфраструктуры.