Insectennavigatie maakt mini-drones energiezuiniger

Een heel kleine drone van slechts 56 gram met een heel klein computerbreintje; hoe krijg je daar complete navigatiesoftware in? Eigenlijk kan dat niet, maar het is robotici van de TU Delft toch gelukt, door inspiratie te zoeken in het dierenrijk. Hun minidrone vindt de weg op dezelfde manier als een mier, en dat kost veel minder energie en rekenkracht.

Dankzij de nieuwe techniek kunnen de minidrones hun weg vinden in een speciaal testlaboratorium, maar ze kunnen hun weg inmiddels ook vinden in het wild - je kunt ze zomaar tegenkomen in de faculteit van de universiteit. Met dank aan de navigatiekunsten van insecten vinden ze moeiteloos hun weg weer terug. Het nieuwe onderzoek is gepubliceerd in Science Robotics.

Zulke drones kunnen gebruikt worden om de voorraad bij te houden in grote magazijnen, of om plantenziekten op te sporen in kassen, vertelt onderzoeker Guido de Croon in het NOS Radio 1 Journaal. De nieuwe technologie zou zelfs een bijdrage kunnen leveren aan het beperken van het enorme energieverbruik door AI, hoopt hij.

Zoek het verschil

Mieren tellen hun stappen, legt hij uit, en houden bij in welke richting ze bewegen. Daarmee hebben ze al een ruwe indicatie van waar ze zich bevinden, maar het is nog niet precies genoeg. Daarom, denken veel biologen, maken ze zo nu en dan een plaatje van hun omgeving. "Als ze daar dan in de buurt zijn, vergelijken ze waar ze zijn met dat plaatje, en dan proberen ze het verschil zo klein mogelijk te maken."

Vertaal je die methode naar het computergeheugen van een kleine drone, dan krijg je een soort AI die veel energie-efficiënter is dan de bestaande AI. "Als je kijkt naar de AI van grote robots, die maken bijvoorbeeld heel gedetailleerde 3D-kaarten van de omgeving om te navigeren", zegt De Croon. "Dat kost heel veel rekenkracht en energie."

De Delftse drones daarentegen kunnen met heel weinig geheugen op dezelfde plek terugkomen. "Niet alleen heel efficiënt, maar ook heel precies". Ze hebben daarvoor een klein cameraatje aan boord, dat helemaal rondom kan kijken. Zo nu en dan maken ze daarmee een foto, waarmee ze op de terugweg hun actuele locatie kunnen vergelijken.

Op dit moment is het vaak lastig om de voorraad in magazijnen goed bij te houden. "Er zijn liften voor nodig en soms moet het magazijn zelfs dicht. Met de dronetjes zou je dat probleem kunnen ondervangen, terwijl mensen gewoon doorwerken." De onderzoekers hebben ook contact met tuinbouwbedrijven, om te onderzoeken of de drones al in een vroeg stadium ziekten en plagen kunnen opsporen bij kasplanten.

De onderzoekers hopen dat hun benadering kan helpen om meer AI energie-efficiënter te maken. Fabrikanten als Intel zijn al bezig met de ontwikkeling van efficiëntere chips. Als je ook nog eens naar de intelligentie van insecten kijkt, dan moet het mogelijk zijn om AI te ontwikkelen die veel efficiënter is, verwacht De Croon. Efficiënte hardware gekoppeld aan efficiënte software.

De toepassing daarvan is potentieel groot. "Als we de AI aan boord van zelfrijdende auto's blijven uitbreiden, dan is het energieverbruik van de airco daar straks niets bij." Ook van AI als ChatGPT is bekend dat die zeer veel energie vraagt. Hebben de grote bedrijven het werk van de Delftse onderzoekers al ontdekt? "We hebben over aandacht niet te klagen", lacht De Croon.