Специалисты из Технологического университета Делфта и Университета Вагенингена, расположенных в Нидерландах, создали инновационную систему для автономного транспорта. Она позволяет предвидеть возникновение поломок, используя принцип, схожий с тем, как живые существа реагируют на боль. Разработчики полагают, что эта методика может существенно улучшить безопасность беспилотных летательных аппаратов и автомобилей.

Концепция заложена в элементарном биологическом явлении. При получении физического повреждения нервная система немедленно передает сигнал об угрозе, побуждая к уменьшению активности и тем самым предотвращая дальнейшие негативные последствия. Ученые стремились воссоздать подобный принцип для технических устройств, сформировав своего рода цифровую имитацию болевой реакции.

О результатах исследования сообщили в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). В основе разработанной технологии лежит феномен «критическое замедление». Ранее этот подход использовался в экологии для предсказания масштабных изменений сложных систем, например, разрушения природных сообществ. Исследователи выявили аналогичные тенденции и в технических устройствах непосредственно перед потерей стабильности.

Ключевое отличие новой разработки состоит в том, что она не нуждается в предварительно сформированных моделях работы системы, исторических данных или сложных алгоритмах прогнозирования. Вместо этого технология постоянно анализирует информацию от имеющихся датчиков и определяет специфические изменения, которые могут указывать на приближающийся сбой.

Для оценки эффективности подхода исследователи применили беспилотные летательные аппараты из лаборатории CyberZoo. В процессе тестирования они намеренно ухудшали состояние лопастей вертолетов, доводя степень повреждения до 55%. Было установлено, что потеря управляемости начинала проявляться уже после деформации около 15% одной из передних лопастей. При этом разработанная система успешно фиксировала признаки нестабильности еще на ранней стадии, до достижения критического порога.

Глава исследовательской группы Яспер ван Беерс провел параллель между работой алгоритма и человеческим восприятием боли. Он подчеркнул, что боль предоставляет человеку своевременную информацию о состоянии тела и помогает определить безопасные действия. В то же время современные устройства практически не обладают подобной возможностью самооценки.

Авторы разработки видят наибольший потенциал в применении технологии для автономных транспортных средств и систем поддержки водителя. Беспилотный автомобиль может столкнуться с постепенным выходом из строя сенсоров, ухудшением работы приводов или сложными условиями на дороге; однако современные системы часто фиксируют проблему только тогда, когда она уже оказывает влияние на безопасность вождения.

Благодаря тому, что новая методика основана только на информации от стандартных датчиков, её применение не влечёт за собой необходимость в дополнительной оснастке. Это свойство делает технологию весьма востребованной для уже используемых систем автономного передвижения, например, сервисов роботакси.

По мнению ученых, предоставление машинам подобия «чувства боли» может стать важным этапом в создании безопасных автономных систем. Эти системы смогут определять собственные пределы возможностей до того, как возникнет критическая ситуация.