Un helicóptero inteligente aprende solo a hacer maniobras en vuelo

Informáticos de la Universidad de Stanford, Estados Unidos, han desarrollado un algoritmo que ha permitido a un helicóptero robotizado hacer complicadas maniobras viendo a otros helicópteros hacer las mismas maniobras. El resultado es un helicóptero autónomo que puede realizar operaciones complejas por sí mismo.

Las maniobras son “con mucho, las más dificultosas realizadas por un helicóptero controlado por un ordenador”, comenta Andrew Ng, profesor de la Facultad de Informática de Stanford, que ha dirigido a un grupo de estudiantes en este proyecto, en un comunicado. El complicado show de acrobacias realizado por los helicópteros puede parecer una anécdota, sin embargo es una importante demostración de “aprendizaje”, en el que los robots aprenden observando a un “experto” en lugar de recibir órdenes por parte de un ingeniero de software.

Aprender mirando

El sistema de inteligencia artificial aprende a volar “mirando” las maniobras de cuatro helicópteros manejados por radio control. Un experto en radio control es capaz de coger cualquier helicóptero y hacerlo volar, aunque nunca lo hubiera visto antes. El equipo de investigación se preguntó por qué un ordenador no podía hacer eso mismo.

El experimento hecho con este helicóptero parece demostrar que un ordenador también puede hacerlo. El helicóptero, modificado y al que se le añadió la instrumentación necesaria, demostró durante las pruebas que era capaz llevar a cabo complicadas maniobras y piruetas de un modo autónomo.

“Creo que la gama de maniobras que puede hacer es la mayor posible en el ámbito de los helicópteros autónomos”, comenta Eric Feron, profesor de aeronáutica y astronáutica de Georgnia Tech y que trabaja con helicópteros autónomos en el MIT. “Pero lo más impresionante es la tecnología que está por debajo de este trabajo. De alguna manera, la máquina aprende sola cómo hacerlo viendo cómo un experto pilota (por radio control, otros helicópteros). Es increíble”.

Desarrollar un software para helicópteros robotizados es una tarea complicada, en parte porque el propio aparato, a diferencia de lo que ocurre con los aviones, es inestable en sí mismo. Para los científicos, un helicóptero en vuelo es un “sistema inestable”. Los responsables comparan hacer volar un helicóptero con hacer balancear un palo largo en la palma de la mano.

Al principio de la investigación, escribieron un código que especificaba al helicóptero los comandos para la trayectoria deseada en una maniobra determinada. Aunque ese código se mostraba útil en vuelos sencillos, fallaba con maniobras más complicadas o expertas.

A primera vista, parecía que un helicóptero autónomo podría hacer vuelos acrobáticos sencillamente reproduciendo los movimientos hechos por el dedo de un piloto experto sobre el mando de un helicóptero por control remoto. Sin embargo, estaba “condenado” a fallar debido a variables imprevistas, como una racha de viento.

Maniobras acrobáticas

Cuando los investigadores de Stanford decidieron que su helicóptero debería ser capaz de hacer maniobras acrobáticas más complicadas, se dieron cuenta de que incluso definir su proyecto era complicado. Porque, ¿cuál es la especificación formal de “volar correctamente?. Ante tal pregunta, llegaron a la conclusión de que “volar correctamente” era hacer todo aquello que un piloto experto de radio control hiciera en una exhibición aérea.

Partiendo de esta premisa, los investigadores grabaron íntegramente las rutinas y los movimientos de un helicóptero en una exhibición. Los pilotos repitieron las maniobras varías veces e, inevitablemente, éstas variaron en cada vuelo. Sin embargo, el algoritmo fue capaz de discernir la trayectoria ideal que el piloto estaba buscando.

Durante el vuelo, algunos de los instrumentos necesarios fueron instalados en el helicóptero, mientras que otros se montaron en tierra. Juntos, monitorizan constantemente la posición, dirección, orientación, velocidad o aceleración del helicóptero. Con esos datos, un ordenador hace cálculos muy rápidamente y transmite veinte veces por segundo nuevas direcciones de vuelo al helicóptero.

En concreto, el helicóptero incorpora acelerómetros, giroscopios y magnetómetros. La posición exacta es seguida mediante GPS o con cámaras instaladas en tierra.

Las aplicaciones de estos helicópteros autónomos son muchas. Servirían para buscar minas antipersona o para hacer un mapa en tiempo real del desarrollo de un incendio forestal

“Para que podamos confiar en los helicópteros en este tipo de misiones críticas, es importante que tengamos controladores tan robustos y fiables como si fueran manejados por un ser humanos”, comenta Ng.