L’Università di Zurigo e Intel hanno compiuto un passo avanti nella tecnologia dell’intelligenza artificiale (IA) con l’introduzione di Swift, un sistema di pilotaggio IA che ha sconfitto i campioni umani di gare di droni nel loro stesso gioco.
Questo risultato non è solo un trionfo per la ricerca accademica, ma apre anche nuove prospettive in una varietà di settori, dalla ricerca e soccorso alla produzione cinematografica.
Swift: sistema di pilotaggio AI
Swift è il risultato di anni di ricerca in intelligenza artificiale e apprendimento automatico condotta dall’Università di Zurigo. Questo sistema di pilotaggio AI è stato progettato per migliorare la velocità e le prestazioni dei droni, e ha dimostrato di essere eccezionalmente efficace nel farlo.
La caratteristica più impressionante di Swift è la sua capacità di reagire in tempo reale ai dati raccolti da una telecamera a bordo, simile a quella utilizzata dai piloti umani. Utilizzando un’unità di misurazione inerziale integrata e una rete neurale a bordo, Swift è in grado di localizzare la sua posizione nello spazio e calcolare istantaneamente la traiettoria più breve e veloce intorno a una pista di gara. Questo gli ha permesso di segnare il giro più veloce in assoluto, battendo i campioni umani di mezzo secondo.
Nel 2021, il team ha messo a confronto una versione precedente dell’algoritmo di controllo del volo, che utilizzava una serie di telecamere esterne per convalidare la sua posizione nello spazio in tempo reale, con piloti umani amatoriali, facilmente superati in ogni giro di ogni gara durante il test. Quel risultato è stato un traguardo di per sé, poiché i droni autoguidati si basavano su modelli di fisica semplificati per calcolare continuamente la loro traiettoria ottimale, il che limitava notevolmente la loro velocità massima.
Fasi del progetto
Swift è stato addestrato in un ambiente simulato in cui ha imparato a volare da solo per tentativi ed errori, utilizzando un tipo di apprendimento automatico chiamato apprendimento per rinforzo.
In questa fase, il drone ha volato in modo autonomo grazie a posizioni molto precise fornite da un sistema di localizzazione esterno, registrando anche i dati dalla sua telecamera. In questo modo ha imparato a correggere automaticamente gli errori commessi interpretando i dati dai sensori di bordo.
Piuttosto che lasciare che un quadricottero si schiantasse in giro per la pista per il mese di cui il suo controller AI avrebbe avuto bisogno per imparare lentamente le varie curve e oscillazioni del circuito, il team di ricerca ha invece simulato quella sessione di apprendimento virtualmente. Ci è voluta solo un’ora su PC e poi il drone si è messo al lavoro contro Alex Vanover, campione della Drone Racing League 2019, Thomas Bitmatta, campione MultiGP Drone Racing 2019, e tre volte campione svizzero, Marvin Schaepper.
Swift ha segnato il giro più veloce in assoluto, battendo gli umani di mezzo secondo, anche se i campioni umani si sono dimostrati più adattabili ai cambiamenti delle condizioni durante una gara. “I droni hanno una capacità della batteria limitata; hanno bisogno della maggior parte della loro energia solo per rimanere in volo. Quindi, volando più velocemente aumentiamo la loro utilità“, ha detto Scaramuzza.
Applicazioni pratiche del sistema di pilotaggio Swift
L’implicazione più ampia di questa conquista è la possibilità di utilizzare Swift in una serie di applicazioni pratiche. Ad esempio, l’IA potrebbe essere utilizzata in operazioni di ricerca e soccorso, dove la velocità e la precisione sono cruciali per salvare vite umane.
Inoltre, Swift potrebbe essere impiegata nel monitoraggio delle foreste, nell’esplorazione spaziale e persino nella produzione cinematografica, dove droni veloci e agili potrebbero catturare immagini spettacolari.
Tuttavia, l’IA nel mondo fisico presenta sfide uniche. “Il mondo fisico è più impegnativo per l’IA perché è meno prevedibile rispetto ai giochi da tavolo o ai videogiochi. Non abbiamo una conoscenza perfetta dei modelli del drone e dell’ambiente, quindi l’IA deve impararli interagendo con il mondo fisico“, ha spiegato Davide Scaramuzza, capo del gruppo di Robotica e Percezione dell’Università di Zurigo.
Conclusioni
L’IA Swift rappresenta un passo avanti significativo nella tecnologia dei droni e dell’intelligenza artificiale. La sua capacità di superare i campioni umani di gare di droni dimostra il potenziale dell’IA nel mondo fisico e apre nuove possibilità in una varietà di settori.
Resta da vedere come questa tecnologia sarà utilizzata in futuro, ma una cosa è certa: siamo sulla strada giusta per un futuro sempre più guidato dalla tecnologia.
