Как настоящая, только робот: в МФТИ создают робоптицу

Корреспондент Metro выяснил у учёных из МФТИ, зачем нужны птицы-роботы и почему повторить взмахи крыльев птиц пытался ещё Леонардо да Винчи, но даже в XXI веке это так сложно изучать
Как настоящая, только робот: в МФТИ создают робоптицу
Елена Купцова / Газета Metro
В качестве образца был выбран канюк обыкновенный.

Первое, что мы увидели в лаборатории — это крупную птицу. Точнее, её роботизированную копию с пластиковыми крыльями и корпусом с начинкой из электроники. Над этой птичкой уже полтора года работает команда из 20 человек, и впереди у них ещё годы работы.

В век, когда существуют реактивные самолёты, а про дроны знает каждый, уже кажется, что человечество давно освоило искусство полёта. Однако механизм полёта обычной птицы во многом остаётся тайной для учёных.

– Мы понимаем, как летают самолёты, как их проектировать и как рассчитать их полёт, но с птицами всё намного труднее, поскольку не существует полноценной теории взмахового полёта, – отмечает Назар Исмаилов, научный сотрудник. – Существует много разных подходов, но ни один из них не доведён до идеала. Птицы умеют быстро и точно маневрировать во время полёта, поэтому мы и стараемся воссоздать механику их движений в нашей разработке.

Как вам птичка? А если полетит?
Елена Купцова / Газета Metro
Как вам птичка? А если полетит?

– Чтобы изучить полёт птицы, необходимо учитывать огромное количество факторов – сопротивление воздуха, его завихрения, амплитуду взмахов крыльев – и невероятные мощности, чтобы всё это просчитать, – добавляет Иннокентий Кастальский, руководитель проекта. – Люди ещё в древние времена пытались добиться полёта именно через создание искусственных крыльев, но в итоге ушли от этой идеи. Даже с сегодняшними суперкомпьютерами и искусственным интеллектом производить расчёты очень нелегко.

За основу будущего научного прорыва взяли канюка обыкновенного — хищную ястребообразную птицу с размахом крыльев около метра. Выбор пал на него неслучайно, поскольку маленьких птиц моделировать гораздо труднее, а канюк достаточно крупный, чтобы вместить двигатели для каждого крыла и всю необходимую электронику.

Выглядит робопрототип весьма угрожающе. Но на то и был расчёт, ведь робоптица должна быть максимально приближена к реальности.

– Во-первых, у эволюции есть чему поучиться. Некоторые удачные решения мы бы хотели воспроизвести, к примеру, энергоэффективность, заложенную в птиц природой, – отмечает руководитель проекта. – В будущем мы надеемся, что орнитоптеры (так называют робоптиц) смогут помогать в проведении большого количества научных исследований и задач: наблюдать за стаями птиц или даже направлять их подальше от опасных зон, вести мониторинг определённой территории или даже перевозить грузы. Для этого необходимо не только физическое сходство. Так, наши орнитоптеры создают шум всего в 10 Гц. Стандартный дрон шумит в 40–50 раз больше, поэтому такая задача, как незаметно наблюдать за пернатыми, ему точно не под силу.

Как отметил Иннокентий, будущие робоптицы смогут маневрировать благодаря нейросети, которая будет подсказывать лучшие траектории роботу для полёта.
Елена Купцова / Газета Metro
Как отметил Иннокентий, будущие робоптицы смогут маневрировать благодаря нейросети, которая будет подсказывать лучшие траектории роботу для полёта.

Включается установка, и вот птица уже носится по кругу, махая крыльями. Нам показали лишь 20% её мощности, но сила взмаха уже впечатляет. Полгода назад были проведены масштабные испытания, в ходе которых были выявлены основные моменты, которые необходимо доработать: в частности, облегчить скелет наподобие строения той же птицы с полыми костями, смоделировать перья. Да и как сделать так, чтобы птица взлетала без посторонней помощи, тоже пока нет сформированных идей.

– Разработки такого плана идут по всему миру: в Китае, в США, но стоит сказать, что мы в этой гонке держимся на уровне, – отмечает Кастальский. – В ходе работы мы постоянно узнаём что-то новое. Например, мы выяснили, что в полёте птицы практически не пользуются хвостом, разве что захотят совершить совсем уж вычурное движение. Сейчас наша основная цель — создать систему управления, которая будет, естественно, сама подстраиваться под внешние воздействия, и тем самым добиться естественного автономного взлёта и полёта без задания параметров вручную. Так сказать, воспроизвести эволюцию миллионов лет за гораздо более короткий срок.

Работы для учёных ещё очень много. Однако, учитывая скорость нынешнего прогресса, момент, когда москвичи смогут поднять голову и увидеть над головой пролетающих робоптиц, может настать в не таком уж и далёком будущем.