Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Drohnen suchen selbständig auf Waldwegen nach Vermissten

10.02.2016

Forscher der Universität Zürich, der Universität der italienischen Schweiz sowie der Fachhochschule Südschweiz haben für Drohnen eine Software entwickelt, die Waldwege erkennen und ihnen selbständig folgen können. Mit den neuen Drohnen können in Wäldern und Berggebieten vermisste Personen schnell gefunden und gerettet werden.

Jedes Jahr verlaufen sich tausende von Menschen in Wäldern und Berggebieten. Alleine in der Schweiz gibt es jährlich 1000 Notrufe von Wanderern, die sich verletzt haben oder vom Weg abgekommen sind. Drohnen können Rettungskräfte effizient ergänzen, sie sind in grosser Zahl einsetzbar, sind kostengünstig und können sofort reagieren, was die Reaktionszeit und das Risiko einer Verletzung für die Vermissten und das Rettungsteam verkleinert.


Drohnen suchen selbständig auf Waldwegen nach Vermissten.

UZH; USI; SUPSI


Die neu entwickelte Software basiert auf einem lernfähigen Netzwerk.

UZH;USI;SUPSI

Eine Gruppe von Forschern von der Universität Zürich, der Universität der italienischen Schweiz sowie der Fachhochschule Südschweiz haben eine auf künstlicher Intelligenz basierte Software entwickelt, die es einem kleinen Quadrocopter ermöglicht, Waldwege zu erkennen und ihnen selbständig zu folgen. Das Forschungsergebnis ist eine Premiere im Gebiet der künstlichen Intelligenz und der Robotik. Die Drohne könnte schon bald gemeinsam mit Rettungskräften eingesetzt werden, um vermisste Leute schneller zu finden als menschliche Rettungskräfte es können.

Neuheit: Drohne fliegt autonom in anspruchsvollem Gelände

«Während Drohnen, die in grosser Höhe fliegen, schon heute kommerziell genutzt werden, ist das autonome Fliegen in komplexen Umgebungen, etwa in dichten Wäldern, noch nicht möglich. In solchen Umgebungen kann jeder noch so kleine Fehler einen Absturz zur Folge haben. Roboter brauchen darum ein leistungsfähiges Gehirn, um die komplexe Welt, die sie umgibt, zu verstehen», sagt Prof. Davide Scaramuzza von der Universität Zürich.

Die Drohne der Forscher nimmt ihre Umgebung mit Hilfe von zwei kleinen Kameras, ähnlich jener in Smartphones, wahr. Anstelle von komplizierten und teuren Sensoren macht ihre Drohne von künstlicher Intelligenz Gebrauch, um vom Menschen gemachte Wege in den Kamerabildern zu erkennen. Wenn ein Pfad erkannt wird, steuert die Software die Drohne in die entsprechende Richtung. «Für einen Computer ist es extrem schwierig, ein Bild einer komplexen Umgebung wie zum Beispiel einem Wald zu verarbeiten», sagt Dr. Alessandro Giusti vom «Dalle Molle Institute for Artificial Intelligence». «Manchmal scheitern sogar Menschen, den Pfad auf dem Bild zu finden.»

Treffsicher dank lernfähigem Netzwerk

Die Forscher lösten das Problem mit Hilfe eines sogenannten tiefen neuronalen Netzwerks («Deep Neural Network», kurz: DNN). Dieser Computer-Algorithmus lernt anhand von vielen Übungsbeispielen komplexe Aufgaben zu lösen, ähnlich wie das menschliche Gehirn aus Erfahrung lernt. Um genügend Daten für das Training des Algorithmus zu sammeln, wanderte das Team mehrere Stunden auf verschiedenen Wanderwegen in den Schweizer Alpen. Dabei zeichnete es mit am Helm befestigten Kameras mehr als zwanzigtausend Bilder von Wanderwegen auf. Der Aufwand hat sich gelohnt: Als das neuronale Netzwerk auf einem ihm unbekannten Pfad getestet wurde, fand es in 85 Prozent aller Fälle die korrekte Richtung des Weges. Zum Vergleich: Menschen lagen bei der identischen Fragestellung in 82 Prozent aller Fälle richtig.

Prof. Juergen Schmidhuber, wissenschaftlicher Direktor am «Dalle Molle Institute for Artificial Intelligence» sagt: «Unsere Forschungsgruppe entwickelt seit den frühen 1990er-Jahren DNN. Heute werden die Methoden unseres Labors nicht nur für viele alltägliche Anwendungen wie etwa für die Spracherkennung auf Smartphones verwendet, sondern auch für kleine und leichte Roboter wie Drohnen. Die kommenden Jahre werden eine Explosion von DNN-Anwendungen in der Robotik bringen.»

Das Forscherteam betont allerdings, dass noch viel Arbeit nötig ist, bis eine komplett autonome Flotte von Robotern Wälder nach vermissten Personen durchschwärmt. Prof. Luca Maria Gambardella, Direktor des «Dalle Molle Institute for Artificial Intelligence» in Lugano meint dazu: «Viele technische Herausforderungen müssen noch bewältigt werden, bis die anspruchsvollsten Anwendungen Realität werden. Aber kleine fliegende Roboter sind unglaublich vielseitig und die Forschung auf diesem Gebiet schreitet rasant voran. Eines Tages werden Roboter mit menschlichen Rettungskräften zusammenarbeiten, um unser Leben sicherer zu machen». Prof. Davide Scaramuzza von der Universität Zürich schliesst: «Nachdem unsere Drohnen gelernt haben, Waldwegen zu folgen, müssen wir ihnen beibringen, Menschen zu erkennen.»

Literatur:

Alessandro Giusti, Jérôme Guzzi, Dan C. Ciresan, Fang-Lin He, Juan P. Rodríguez, Flavio Fontana, Matthias Faessler, Christian Forster, Jürgen Schmidhuber, Gianni Di Caro, Davide Scaramuzza, and Luca M. Gambardella. A Machine Learning Approach to Visual Perception of Forest Trails for Mobile Robots. IEEE Robotics and Automation Letters. February 9, 2015. Doi: 10.1109/LRA.2015.2509024


Video (kommentiert): https://youtu.be/umRdt3zGgpU

Link zur Website: http://bit.ly/perceivingtrails


Kontakt:
Prof. Davide Scaramuzza
Universität Zürich
Direktor der Robotics and Perception Group
Institut für Informatik
Tel: +41 44 635 24 09
E-Mail: sdavide@ifi.uzh.ch

Prof. Luca Maria Gambardella
Direktor des Dalle Molle Institute for Artificial Intelligence
Tel: +41 58 666 66 63
E-Mail: luca.gambardella@supsi.ch

Weitere Informationen:

http://www.mediadesk.uzh.ch/articles/2016/drohnen-suchen-selbstaendig-auf-waldwe...

Nathalie Huber | Universität Zürich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Vernetzte Produktion in Echtzeit: Deutsch-schwedisches Testbed geht in die zweite Phase
11.12.2019 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Sensoraufkleber überwacht Lebensmittelproduktion
11.12.2019 | Ruhr-Universität Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Cheers! Maxwell's electromagnetism extended to smaller scales

More than one hundred and fifty years have passed since the publication of James Clerk Maxwell's "A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field" (1865). What would our lives be without this publication?

It is difficult to imagine, as this treatise revolutionized our fundamental understanding of electric fields, magnetic fields, and light. The twenty original...

Im Focus: Hochgeladenes Ion bahnt den Weg zu neuer Physik

In einer experimentell-theoretischen Gemeinschaftsarbeit hat am Heidelberger MPI für Kernphysik ein internationales Physiker-Team erstmals eine Orbitalkreuzung im hochgeladenen Ion Pr9+ nachgewiesen. Mittels einer Elektronenstrahl-Ionenfalle haben sie optische Spektren aufgenommen und anhand von Atomstrukturrechnungen analysiert. Ein hierfür erwarteter Übergang von nHz-Breite wurde identifiziert und seine Energie mit hoher Präzision bestimmt. Die Theorie sagt für diese „Uhrenlinie“ eine sehr große Empfindlichkeit auf neue Physik und zugleich eine extrem geringe Anfälligkeit gegenüber externen Störungen voraus, was sie zu einem einzigartigen Kandidaten zukünftiger Präzisionsstudien macht.

Laserspektroskopie neutraler Atome und einfach geladener Ionen hat während der vergangenen Jahrzehnte Dank einer Serie technologischer Fortschritte eine...

Im Focus: Highly charged ion paves the way towards new physics

In a joint experimental and theoretical work performed at the Heidelberg Max Planck Institute for Nuclear Physics, an international team of physicists detected for the first time an orbital crossing in the highly charged ion Pr⁹⁺. Optical spectra were recorded employing an electron beam ion trap and analysed with the aid of atomic structure calculations. A proposed nHz-wide transition has been identified and its energy was determined with high precision. Theory predicts a very high sensitivity to new physics and extremely low susceptibility to external perturbations for this “clock line” making it a unique candidate for proposed precision studies.

Laser spectroscopy of neutral atoms and singly charged ions has reached astonishing precision by merit of a chain of technological advances during the past...

Im Focus: Ultrafast stimulated emission microscopy of single nanocrystals in Science

The ability to investigate the dynamics of single particle at the nano-scale and femtosecond level remained an unfathomed dream for years. It was not until the dawn of the 21st century that nanotechnology and femtoscience gradually merged together and the first ultrafast microscopy of individual quantum dots (QDs) and molecules was accomplished.

Ultrafast microscopy studies entirely rely on detecting nanoparticles or single molecules with luminescence techniques, which require efficient emitters to...

Im Focus: Wie Graphen-Nanostrukturen magnetisch werden

Graphen, eine zweidimensionale Struktur aus Kohlenstoff, ist ein Material mit hervorragenden mechanischen, elektronischen und optischen Eigenschaften. Doch für magnetische Anwendungen schien es bislang nicht nutzbar. Forschern der Empa ist es gemeinsam mit internationalen Partnern nun gelungen, ein in den 1970er Jahren vorhergesagtes Molekül zu synthetisieren, welches beweist, dass Graphen-Nanostrukturen in ganz bestimmten Formen magnetische Eigenschaften aufweisen, die künftige spintronische Anwendungen erlauben könnten. Die Ergebnisse sind eben im renommierten Fachmagazin Nature Nanotechnology erschienen.

Graphen-Nanostrukturen (auch Nanographene genannt) können, je nach Form und Ausrichtung der Ränder, ganz unterschiedliche Eigenschaften besitzen - zum Beispiel...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Analyse internationaler Finanzmärkte

10.12.2019 | Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Hefe-Spezies in Braunschweig entdeckt

12.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

Humane Papillomviren programmieren ihre Wirtszellen um und begünstigen so die Hautkrebsentstehung

12.12.2019 | Medizin Gesundheit

Urbane Gärten: Wie Agrarschädlinge von Städten profitieren

12.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics