Le squadre di ricerca e soccorso stanno già utilizzando i droni per localizzare gli escursionisti scomparsi. Gli agricoltori li stanno sorvolando sui campi per controllare i raccolti. E le compagnie di consegna utilizzeranno presto i droni per lasciare i pacchi a portata di mano.

Con così tante applicazioni per la tecnologia, un ricercatore della Iowa State University afferma che il prossimo passo è espandere la capacità schierando flotte di droni. Ma fare in modo che ciò accada non è così semplice come lanciare più aerei contemporaneamente. Borzoo Bonakdarpour, un assistente professore di informatica, dice che a differenza del pilotaggio di un singolo drone tramite telecomando, la gestione di una flotta richiede un sistema automatizzato per coordinare l'attività, ma consente ai droni di rispondere in modo indipendente alle condizioni meteorologiche, un incidente o eventi imprevisti.

"Il sistema operativo deve essere affidabile e sicuro. I droni devono parlare tra loro senza un comando centrale che dica a ciascuna unità dove andare e cosa fare quando le condizioni cambiano, " ha detto Bonakdarpour. "Vogliamo anche ottimizzare il tempo e l'energia per completare l'attività, perché le batterie dei droni durano solo circa 15 o 20 minuti."

Per affrontare questo problema, Bonakdarpour e i suoi colleghi hanno sviluppato un modello matematico per calcolare il costo, tempo ed energia, per completare un'attività in base al numero di droni e stazioni di ricarica disponibili. Il modello considera l'energia necessaria a ciascun drone per completare la sua parte del compito e volare verso una stazione di ricarica, se necessario.

Sulla carta la soluzione è relativamente semplice per un team di informatici, ma Bonakdarpour dice che passare dalla teoria all'implementazione non è così facile. "Mentre lavoriamo su un problema, in realtà troviamo nuovi problemi che dobbiamo risolvere. è impegnativo, ma è anche ciò che lo rende eccitante, " Egli ha detto.

Per esempio, se una batteria dura 15 minuti in laboratorio, può scendere a 10 minuti in una giornata calda o fredda all'aperto. L'individuazione delle stazioni di ricarica è un altro problema. Il posizionamento ottimale può essere nel mezzo di un lago e inaccessibile nella realtà.

Gestire il compromesso tra energia e sicurezza

Sulla base del loro modello, Bonakdarpour, Anh-Duy Vu con la McMaster University, Canada; e Ramy Medhat con Google a Waterloo, Canada, ha sviluppato quattro metodi operativi:tre tecniche di ottimizzazione offline e un algoritmo online. Mentre una tecnica offline è limitata perché i percorsi di volo preprogrammati non consentono ai droni di rispondere a eventi imprevisti o condizioni mutevoli, Bonakdarpour afferma che fornisce le basi per il funzionamento dell'algoritmo online.

I ricercatori hanno condotto una serie di simulazioni (vedi video) utilizzando quattro droni per testare l'efficienza e la sicurezza. Hanno scoperto che l'algoritmo online ha gestito con successo il compromesso tra sicurezza ed energia entro i limiti energetici dei droni. La flotta ha completato tutti i compiti assegnati e più della metà dei controlli di autenticazione. I ricercatori hanno recentemente presentato i risultati alla Conferenza internazionale sui sistemi cyber-fisici in Canada.

Difendersi dagli hacker, droni canaglia

Il funzionamento di una flotta automatizzata di droni comporta rischi per la sicurezza che sono meno preoccupanti quando si pilota un singolo drone tramite telecomando. Bonakdarpour afferma che con l'automazione i droni devono ricevere il segnale GPS e posizionarsi frequentemente. Se il segnale cade o i droni volano in un'area che è negata dal GPS, può diventare rapidamente un problema.

"Se stai guidando la tua auto e perdi il GPS, le tue capacità di guida non dipendono da quel segnale. Potresti perdere un'uscita, ma la perdita di segnale per un minuto di solito non è un grosso problema. Però, con i droni pochi secondi non sono tollerabili, " ha detto Bonakdarpour.

Bug o errori del software possono far volare un drone fuori rotta e non seguire la direzione per completare la missione. Bonakdarpour afferma che gli hacker possono anche inviare il segnale sbagliato o utilizzare un drone per impersonare la flotta. Mentre trovare soluzioni richiederà tempo, Bonakdarpour afferma che la tecnologia esiste per realizzarlo. Però, servirà anche il supporto dell'industria per costruire infrastrutture e stazioni di ricarica, nonché modifiche normative per consentire il funzionamento di una flotta di droni.