Le api non smettono mai di stupire, e questa volta la loro abilità nel ritrovare la strada di casa ha ispirato un sistema di navigazione per droni che fa a meno del GPS. Un cervello grande quanto un seme di sesamo permette a questi insetti di allontanarsi fino a 3 chilometri dall’alveare e tornare indietro senza sbagliare mai rotta. Se proviamo a immaginare la stessa impresa rapportata alle proporzioni umane, parliamo di centinaia di chilometri percorsi senza mappe, bussole o telefono in tasca.
Da questo principio biologico è nato il lavoro di un gruppo di ricercatori dell’Università della Tecnologia di Delft, nei Paesi Bassi. Hanno messo a punto Bee-Nav, un sistema che consente a piccoli robot volanti di rientrare al punto di partenza occupando appena 42 kilobyte di memoria. Per rendere l’idea, è più o meno lo spazio di uno sticker di WhatsApp.
Come funziona la navigazione ispirata alle api
Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature, porta la firma del dottorando Dequan Ou e affronta uno dei problemi più spinosi della robotica: la navigazione autonoma negli ambienti dove il segnale GPS manca o non è affidabile. I droni di oggi, per orientarsi, si appoggiano spesso a sistemi di mappatura tridimensionale continua. Funzionano, certo, ma richiedono computer di bordo pesanti, costosi e con una fame di energia non indifferente.
Le api seguono un’altra strada. Combinano l’odometria, cioè la stima di distanza e direzione ricavata dai propri movimenti corporei, con brevi voli di apprendimento attorno al nido. Voli che servono a fissare in memoria i dettagli visivi di ciò che le circonda. Niente mappe complesse, solo memoria e movimento.
Bee-Nav ricalca esattamente questa logica. Al primo avvio il drone compie un piccolo volo panoramico intorno alla base, registrando le immagini dell’ambiente. Quei dati vengono poi elaborati da una rete neurale minuscola, migliaia di volte più piccola rispetto a quelle che muovono l’intelligenza artificiale moderna.
I test al chiuso e le difficoltà all’aperto
Durante le prove al coperto, i ricercatori sono riusciti a riportare il drone alla base sfruttando una rete neurale di appena 3,4 kilobyte. Il robot ha analizzato lo spazio attorno a sé e ha persino capito quando rallentare, man mano che si avvicinava al traguardo. Un comportamento che richiama da vicino quello degli insetti che ispirano il progetto.
Le cose si sono fatte più interessanti spostando la sperimentazione all’esterno, nella struttura di ricerca Unmanned Valley. Qui il drone ha percorso oltre 600 metri prima di ritrovare la strada verso casa. Nei test indoor e dentro gli hangar per aerei il successo è stato pieno, totale. All’aperto, invece, la percentuale di riuscita è scivolata al 70 per cento. Il colpevole è il vento, che inclinando il velivolo finiva per disturbarne la visuale e quindi la capacità di riconoscere l’ambiente.
Un margine di errore che racconta bene quanto sia delicato trasferire una soluzione biologica così raffinata dentro un robot. Le condizioni controllate premiano, l’imprevedibilità del meteo no. Resta il fatto che con pochi kilobyte di dati un piccolo robot riesca a fare qualcosa che fino a poco fa richiedeva hardware ben più ingombrante e dispendioso, e questo apre prospettive concrete per tutti quei contesti dove affidarsi al GPS semplicemente non è un’opzione.