Come funzionano e come potrebbero funzionare gli spettacoli con i droni

David Lee

29.10.2018

Traduzione: tradotto automaticamente

Gli spettacoli con i droni sono come i fuochi d'artificio: uno spettacolo accuratamente orchestrato. È impressionante e richiede una preparazione meticolosa. Finora ha poco a che fare con l'intelligenza degli sciami, ma non è detto che sia così.

Novembre 2015, di sera, vicino ad Amburgo. Uno spettacolo di luci con 100 droni va in scena. È uno spettacolo senza pari, un'orchestra classica con un pianoforte a coda è stata trasportata sul campo di volo e viene suonata la Nona di Beethoven. È presente un rappresentante del Guinness dei primati. Perché verrà battuto un record mondiale per quanto riguarda il numero di droni utilizzati.

Ma questo è solo l'inizio. Lo spettacolo di apertura delle Olimpiadi invernali del 2018 a Pyeongchang mostra già 1218 droni in offerta e quest'estate oltre 2000 droni parteciperanno a una parata per celebrare il 50° anniversario di Intel. Si tratta del record mondiale di Guiness ad oggi. In questo video, puoi vedere dal minuto 0:50 in poi come gli innumerevoli oggetti volanti si muovono lungo percorsi diversi e complessi.

Gli spettacoli con i droni sono i nuovi fuochi d'artificio. Ma come funzionano davvero?

La parte più facile: i droni

Il fatto che il record mondiale sia stato battuto per l'ultima volta in occasione dell'anniversario di Intel non è una coincidenza. Un team speciale di droni di Intel è la forza trainante della caccia al record. Intel non utilizza droni disponibili in commercio per questi mega spettacoli. Questo perché i droni devono soddisfare una serie di requisiti:

• Devono essere in grado di illuminarsi in diversi colori e livelli di luminosità. La luce del drone deve essere chiaramente visibile anche a grande distanza.
• Devono funzionare in modo affidabile anche quando fa molto freddo. Questo aspetto è stato importante in occasione delle Olimpiadi invernali del 2018.
• Da un lato, devono essere leggeri in modo da poter rimanere in aria abbastanza a lungo e, dall'altro, non devono essere semplicemente spazzati via da forti venti.
• Devono essere ben protetti contro le collisioni

• Devono essere completamente programmabili

Per il primo record mondiale, Intel ha collaborato con Ars Electronica, un'organizzazione con sede a Linz, in Austria, che si concentra sull'interazione tra arte, tecnologia e società. Dal 2012 l'organizzazione sta lavorando a un drone speciale adatto a questi spettacoli. Gli sviluppatori considerano i droni come pixel nel cielo e per questo li chiamano Spaxel. Ogni drone è dotato di un grande LED che può visualizzare oltre 4 miliardi di colori e livelli di luminosità. Sono leggeri e robusti. Se necessario, una sorta di gabbia intorno al drone impedisce ai missili di ostacolarsi a vicenda.

Al CES 2018, Intel ha utilizzato un proprio sviluppo, l'Intel Shooting Star Mini Drone. Questo piccolo drone è stato progettato per spettacoli al chiuso. Deve quindi poter essere controllato senza GPS ed essere in grado di mantenersi in posizione senza GPS.

La parte più complicata: i comandi

La grande sfida degli spettacoli non è l'hardware, ma il software. Gli innumerevoli droni sono programmati e controllati a livello centrale. Il coreografo definisce le varie scene dello spettacolo in un programma di animazione 3D. Il software calcola poi il percorso di volo per ogni singolo drone. E lo fa in modo tale che non ci siano collisioni e che il cambio tra le formazioni sia comunque rapido. I cambi rapidi non solo rendono lo spettacolo più emozionante, ma sono anche importanti per la breve durata delle batterie.

I cambi molto veloci tra le figure si realizzano semplicemente accendendo prima il gruppo di droni A, poi il gruppo di droni B.

In definitiva, c'è un solo pilota di droni per l'intero spettacolo, che non fa molto di più che premere il pulsante di avvio. Il vero lavoro è la preparazione. Lo spettacolo deve essere elaborato in modo coreografico e testato con cura. La prima esibizione da record mondiale con 100 droni ha richiesto mesi di preparazione.

Intelligenza di sciame: perché non organizzarsi da soli?

Ars Electronica, o meglio la Spaxels Research Initiative che ne è nata, chiama il suo software swarmOS. Ma il comportamento dello sciame è controllato a livello centrale e ha poco a che fare con una vera simulazione del comportamento dello sciame. La vera sorpresa per me sarebbe stata se i droni avessero agito in modo autonomo. In teoria, sarebbe possibile organizzare uno spettacolo di droni in questo modo. Ci sono già stati dei tentativi in questa direzione, ma finora gli sciami di droni sono ancora più appannaggio di scienziati aridi che di specialisti di eventi.

Per molto tempo, i droni hanno agito in modo autonomo.

Per molto tempo, per gli scienziati è stato un mistero come funziona il comportamento degli sciami. Gli uccelli, ad esempio, formano formazioni a V ottimali dal punto di vista aerodinamico senza alcun comando da parte di un capo. La formazione a V deriva dal fatto che ogni individuo si orienta in un certo modo verso i suoi vicini di volo, ad esempio mantenendo una distanza né troppo grande né troppo piccola. I ricercatori hanno scoperto i meccanismi esatti solo quando sono riusciti a simulare e ricreare questi sistemi con l'aiuto di computer e robot. Una pietra miliare in questo campo è stata la simulazione Boids.

Così come gli uccelli possono cavarsela senza un comandante, i droni autonomi non hanno più bisogno di un sistema di controllo centralizzato che calcoli individualmente ogni rotta di volo. Se ci fosse ancora un centro di controllo, fornirebbe solo delle linee guida approssimative sulla formazione da raggiungere, ma non detterebbe più il percorso che i singoli droni dovrebbero seguire per raggiungere la loro destinazione.

I droni autonomi possono comportarsi in modo autonomo anche senza un comandante.

Il comportamento di sciame può essere utilizzato anche per creare immagini complesse o sequenze di movimento. Questo sfrutta il fatto che i droni evitano gli ostacoli in modo indipendente. Se ai droni vengono presentati ostacoli immaginari nel cielo, essi volano intorno a questi ostacoli invisibili per formare determinate figure. Puoi vederlo nel seguente video dal minuto 3:10.

Spettacoli rigorosamente coreografici come quello della cerimonia di apertura dei Giochi invernali, con immagini complicate e in rapida evoluzione, non sono probabilmente possibili. O almeno i droni impiegherebbero molto più tempo per posizionarsi. Tuttavia, troverei affascinante osservare sciami di droni che si auto-organizzano, anche perché, a differenza dello spettacolo completamente orchestrato, c'è ancora spazio per gli imprevisti. E questo potrebbe essere scalato abbastanza facilmente. Quindi sto aspettando uno spettacolo di luci con diverse migliaia di droni auto-organizzati.

David Lee

Senior Editor

David.Lee@digitecgalaxus.ch

Il mio interesse per il mondo IT e lo scrivere mi hanno portato molto presto a lavorare nel giornalismo tecnologico (2000). Mi interessa come possiamo usare la tecnologia senza essere usati a nostra volta. Fuori dall'ufficio sono un musicista che combina un talento mediocre con un entusiamso eccessivo. più

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