Nel futuro, quando chiami un Uber o prendi l'autobus, potresti non solo condividere il viaggio con un altro viaggiatore, ma forse anche con un drone in consegna. Questa è la visione di Naira Hovakimyan, professore di scienze e ingegneria meccanica presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, che guida un sei persone, tre istituzioni (Illinois, Stanford, South Carolina) $ 1 milione di sovvenzione della National Science Foundation (NSF) per vedere se i droni e i veicoli di condivisione del viaggio esistenti (RSV) possono fornire un servizio di consegna sinergico nelle aree urbane. Quelli come Amazon, UPS, e il servizio postale degli Stati Uniti attendono con impazienza l'esito.

Un recente studio di McKinsey and Company ha rilevato che il 50 percento di tutti i costi di consegna si verifica nell'"ultimo miglio" della consegna a destinazione, e, con la richiesta di una consegna ancora più rapida ed economica da parte del consumatore, risolvere questo dilemma logistico è una grande sfida per l'industria.

"Le principali aziende stanno sviluppando la propria rete di auto e droni, " Ha detto Hovakimyan. "Le loro soluzioni offrono una grande flessibilità al consumatore, ma una sola persona può comunque consegnare un solo ordine di acquisto a un cliente alla volta, che non è scalabile o conveniente."

Ciò che Hovakimyan e il suo team stanno proponendo è sviluppare una rete di droni e RSV esistenti per trasportare un pacco alla destinazione finale. Ad esempio, un drone potrebbe decollare da un centro di consegna che trasporta un pacco, appuntamento con un Uber o un veicolo di trasporto di massa utilizzando il magnete per attraccare ai tetti di questi veicoli anche durante il movimento, e lasciali fuori dal pacco. Un altro drone vicino alla destinazione finale intersecherebbe poi il pacco e lo porterebbe direttamente alla porta di casa del consumatore. Poiché i veicoli di condivisione del viaggio sono già in strada e utilizzano il GPS per guidarli su un percorso specifico, i droni possono coordinarsi con loro per creare il miglior piano di volo per il pacchetto. Alla fine la consegna potrebbe comportare molti di questi drop-off lungo il percorso.

"Sfruttando la rete esistente, stiamo affrontando un problema matematico complesso, e se lo affrontiamo correttamente, abbassiamo le spese di consegna alcune volte. In futuro gli autisti potrebbero ricevere un pagamento semplicemente per aver accettato di far depositare i pacchi sui loro veicoli. L'auto sta comunque percorrendo lo stesso percorso. Non c'è bisogno di cambiare niente. In base al percorso che possiamo ottenere tramite il loro dispositivo mobile, possiamo determinare i migliori veicoli da utilizzare attraverso una logica di offerta".

Nativo dell'Armenia con una laurea in matematica applicata, meccanica teorica, e fisica, Hovakimyan ha applicato la sua conoscenza della matematica per i progressi nel controllo di volo e in altri settori per qualche tempo. Negli ultimi anni, è stata in prima linea nell'esplorazione della logistica per il settore in forte espansione dei droni. La sua startup, IntelinAir, ad esempio, utilizza immagini aeree per fornire analisi fruibili agli agricoltori. Una precedente sovvenzione NSF al suo team ha esplorato l'utilizzo di piccoli droni per l'assistenza agli anziani. È attraverso quello studio che ha capito l'importanza della sicurezza percepita. In altre parole, quanto ci sentiremo al sicuro con centinaia se non migliaia di droni che volano sopra e intorno a noi in uno spazio ristretto. Ecco perché questa squadra include uno psicologo.

"Apparentemente, gli umani hanno più paura del profilo di velocità dei droni che delle loro dimensioni, " Ha osservato Hovakimyan. "Imparando a conoscere questi problemi, come distinguere tra sicurezza percepita e sicurezza effettiva, siamo stati in grado di elaborare algoritmi di pianificazione del percorso e di prevenzione delle collisioni per i droni che non avrebbero spaventato così tanto le persone. Certo, dobbiamo assicurarci di poter far funzionare questi droni in modo molto robusto e che possano interagire tra loro, avere pianificazione del percorso e prevenzione delle collisioni, lavorare su reti casuali, ed essere al sicuro per la società."

La sicurezza informatica è un'altra grande sfida. Affinché il sistema funzioni, dovrà essere immune agli attacchi degli hacker che cercano di prendere il controllo del volo del drone.

"Stiamo lavorando su autopiloti resistenti all'hacking, "Hovakimyan ha detto. "Alla fine, convergeranno tutti intorno ad avere un framework che avrà tutta la robustezza contro gli attacchi informatici, contro i guasti dei componenti fisici, guasti di rete, e così via."

Inizialmente, i pacchetti che utilizzano il sistema sarebbero leggeri, diciamo 5-10 sterline, che copre un'alta percentuale di articoli ordinati online. Infine, Hovakimyan crede, il limite di peso aumenterebbe.

"Penso che alla fine questa tecnologia sarà disponibile in diverse dimensioni, in diverse operazioni, e per soddisfare le diverse esigenze, " Ha detto Hovakimyan. "Il quadro matematico sottostante è molto ricco e complesso. Si avvale della teoria dei grafi, teoria dell'informazione, approcci teorici del gioco per l'offerta, controllo robusto, appuntamento con veicoli in movimento, hardware, aggancio magnetico, e così via. Il futuro sta arrivando prima di quanto immaginiamo. Stiamo cercando di essere in prima linea con gli algoritmi che sviluppiamo".

In definitiva, crede che gente come Amazon sarà convinta che l'uso di droni e la collaborazione con RSV esistenti fornisca il metodo di consegna più efficiente, risparmiando loro i costi del gas, manutenzione veicolo, e la manodopera attualmente necessaria per realizzare l'ultimo miglio di consegna. Hanno in programma di lavorare con quelle grandi aziende su ulteriori fasi di sviluppo del progetto.