Технології
Технології

Навчена шукати голубів нейромережа допомогла дрону їх розігнати

Швейцарські інженери запропонували новий спосіб боротьби з голубами у місті. Вони встановили на дах однієї з будівель відеокамеру, яка у режимі реального часу відстежувала всіх, хто на неї навідувався, а потім передавала ці дані нейромережі. Нейромережа своєю чергою впізнавала на кадрах голубів, і якщо знаходила принаймні пару птахів, то дрон отримував сигнал і відправлявся розігнати непроханих гостей. Літаючи поруч, дрон значно скорочував кількість птахів та тривалість їхнього перебування на даху, не завдаючи їм жодної шкоди. Свій підхід вчені описали у IEEE Access.

Виявлені нейромережею голуби. Fabrizio Schiano et al. / IEEE Access, 2021

Виявлені нейромережею голуби. Fabrizio Schiano et al. / IEEE Access, 2021

Чим займаються голуби у містах?

Сизі голуби більш відомі нам як типовий голуб на вулиці у місті приносять Сполученим Штатам приблизно 1,1 мільярда доларів збитків щорічно. У міських умовах, враховуючи пташиний раціон, їхній послід руйнує як автомобілі і пам'ятки культури, а також може бути резервуаром для паразитів і патогенів, наприклад, сальмонели, кліщів чи збудників орнітозу у людей.

Причому боротися з ними у міських умовах набагато складніше. Враховуючи, що голубиний слух збігається з діапазоном слуху людини, використовувати для розлякування зграй птахів різні звуки, як це роблять, наприклад, на сільських угіддях за межами міста, спричинить тільки більше незручностей. Візуальні чинники, як наприклад, яскраве світло, також мають низьку ефективність, бо голуби вміють швидко звикати до зорових подразників. Найефективнішим вважаються фізичні перепони як-то сітки чи шипи на тих же дахах, або використання природних мисливців за голубами (вони, наприклад, можуть злякатися сокола). Однак це потребує втручання людини і значних коштів.

Хоча власне соколи і надихнули дослідників Федеральної політехнічної школи Лозанни, що у Швейцарії. Команда інженерів вирішила наділити дрон роллю штучного мисливця за голубами, який би автономно їх відстежував та не завдаючи шкоди, відлякував з місць, де вони є небажаними відвідувачами.

Чим дрон злякає голуба?

Використання дронів для відлякування птахів не є чимось новим і перші дослідження проводилися понад десять років тому. Дрон зможе злякати птахів як своїм зовнішнім виглядом (тим паче, що його можна стилізувати під якогось природного хижака), так і звуком. Тим більше, що деякі дрони у польоті використовують махання крилами. Однак у всіх цих дослідженнях дрон повинен був покладатися на людей-операторів для виявлення птахів та під час керування.

У своїй роботі вчені пропонують повністю автономну систему, а у взаємодії дрона з птахами покладаються на те, що його втручання змусить зграю розійтися раніше, ніж вони збиралися, що зменшить час їхнього перебування у місці, де вони небажані гості. Систему вирішили випробувати на даху конференц-центру у кампусі їхнього університету, де, за їхніми словами, можна чи не щодня помітити голуба.

EPFLLIS / YouTube

EPFLLIS / YouTube

Як дрон поганяв голубів?

Інженери з'ясували, що голуби на обраному ними даху більше збираються на південній частині. Так з'явилася можливість зафіксувати камеру в одному положенні, щоб у поле її огляду потрапляла тільки та частина даху, яка найбільше страждає від голубів. Шукати на знімках птахів допомагала нейромережа, а враховуючи, що голуби не надто відрізняються за розмірами, то далі алгоритм передавав координати птахів дрону. Команду на зліт він отримував тільки-но камера фіксувала більше двох голубів.

Щоб протестувати свій метод, дослідники аналізували активність птахів протягом 21 дня без дрона і 5 днів вже з ним. Всього дрону на захист даху доводилося злітати 55 разів, однак йому вдалося значно зменшити час їхнього перебування там (а відповідно і час, за який вони могли нашкодити). Максимальний час, який голуби могли сидіти на даху, склав майже дві з половиною години (вочевидь, на даху вони і ночують). Дрон же скоротив його до менш ніж п'яти хвилин. Мінімальний час, який потрібен дрону, щоб розігнати птахів, склав трохи менше 30 секунд, але це враховуючи, що через швейцарські закони інженери мали все ж «керувати» апаратом, даючи йому дозвіл на виліт

Fabrizio Schiano et al. / IEEE Access, 2021

Fabrizio Schiano et al. / IEEE Access, 2021

Цікаво, що відстань, на якій голуби сприймали дрон як загрозу, зменшувалася з їхньою кількістю. Поки великі зграї лякалися ще під час зльоту, маленькі навіть підпускали дрон до себе на кілька метрів. Розробники побоюються, що голуби можуть звикнути до дрона так само, як і до інших подразників, тому планують провести більше досліджень і, можливо, об'єднатися з орнітологами, щоб об'єднати свою тактику із поведінкою птахів.

Але загалом, оскільки птахи лякаються шуму дрона, то йому необов'язково мати точний алгоритм розпізнавання, хоча інженери і зазначили у роботі, що хотіли б покращити його для роботи у поганих погодних умовах чи за умови наявності людей на даху. Також, оскільки дрон злітає лише по команді, то це дає можливість не витрачати зайвого заряду акумулятора.

Ми багато пишемо про дрони, які отримують більше корисних застосувань за прості польоти з камерою. Так, наприклад, інфрачервона камера допомагає дрону виявити пожежу, щоб потім той влучив у місце займання капсулою з вогнегасною сумішшю. А нейромережі допомогли дрону відшукати на дні озера Уокер метеорит.


Фото в анонсі: Fabrizio Schiano et al. / IEEE Access, 2021