ಜಿಪಿಎಸ್‌ ಸಂಪರ್ಕ ಬೇಡದ ‘ಬುದ್ಧಿವಂತ’ ಡ್ರೋನ್‌ಗಳು!

ಇತ್ತೀಚಿನ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ, ಡ್ರೋನ್‌ಗಳು ಛಾಯಾಗ್ರಹಣದಿಂದ ಹಿಡಿದು ಕಣ್ಗಾವಲು ವರೆಗೆ ಹಲವು ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಕ್ರಾಂತಿಯನ್ನುಂಟು ಮಾಡಿವೆ. ನಮ್ಮ ಬೆಂಗಳೂರಿನಂತಹ ಮಹಾನಗರಗಳಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಬಯಲು ಸೀಮೆಯಿಂದ ಕರಾವಳಿಯ ಕೃಷಿ ಭೂಮಿಯಲ್ಲಿಯೂ ಅವುಗಳ ಬಳಕೆ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿದೆ. ಆದರೆ, ಇವುಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಕ್ಲಿಷ್ಟಕರವಾದ ಡ್ರೋನ್‌ ಸಮೂಹಗಳ (Drone Swarms) ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ, ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತವಾಗಿ ಮತ್ತು ರಹಸ್ಯವಾಗಿ ಮಾಡಲು ಮುಂಬೈನ ಐಐಟಿ ಬಾಂಬೆಯ ಸಂಶೋಧಕರು ಹೊಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ರೂಪಿಸಿದ್ದಾರೆ.

ಜಿಪಿಎಸ್ (GPS) ಇಲ್ಲದೆ, ನೆರೆಹೊರೆಯ ಡ್ರೋನ್‌ಗಳನ್ನು 'ನೋಡಿಯೇ' ಹಾರಾಟ
ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಡ್ರೋನ್‌ ಸಮೂಹವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಜಿಪಿಎಸ್‌ ನಂತಹ ಬಾಹ್ಯ ಸ್ಥಾನೀಕರಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಅಥವಾ ನಿರ್ದೇಶನ ನೀಡಲು ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ ಆಧಾರಿತ ಅಥವಾ ಮಾನವ ಚಾಲಕರ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ಐಐಟಿ ಬಾಂಬೆಯ ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ದ್ವೈಪಾಯನ್ ಮುಖರ್ಜಿ ಮತ್ತು ಅವರ ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿ ಚಿನ್ಮಯ್ ಗರಣಾಯಕ್ ಅವರು ಒಂದು ಹೊಸ ವಿಧಾನವನ್ನು (control scheme) ಸೂಚಿಸಿದ್ದಾರೆ.

ಇವರ ಪ್ರಕಾರ ಡ್ರೋನ್‌ಗಳು ತಮ್ಮ ಸಮೂಹದಲ್ಲಿ ಉದ್ದೇಶಿತ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಕಾಯ್ದುಕೊಳ್ಳಲು ಮತ್ತು ಸಂಚರಿಸಲು ತಮ್ಮ ನೆರೆಯ ಡ್ರೋನ್‌ಗಳನ್ನು 'ನೋಡಿ'ದರೆ ಅಷ್ಟೇ ಸಾಕು. ಅಂದರೆ, ಪ್ರತಿ ಡ್ರೋನ್‌ ತನ್ನ ಕ್ಯಾಮರಾದಿಂದ ನೆರೆಯ ಡ್ರೋನ್‌ಗೆ ಇರುವ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸ್ಥಾನವನ್ನು (bearing information) ಅಳೆಯುತ್ತದೆ. ಈ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿ, ಅದು ಸಮೂಹದಲ್ಲಿ ತನ್ನ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಕಾಯ್ದುಕೊಂಡು, ಉದ್ದೇಶಿತ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ.

ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯವೆಂದರೆ ಇದಕ್ಕೆ ಜಿಪಿಎಸ್‌ ಅಥವಾ ನೆರೆಯ ಡ್ರೋನ್‌ಗಳ ನಡುವೆ ಸಂಪರ್ಕದ ಅಗತ್ಯವೇ ಇಲ್ಲ. ಹೀಗಾಗಿ, ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ದಕ್ಷ, ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ, ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಸ್ವಾಯತ್ತವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಜಿಪಿಎಸ್‌ ಸಿಗದ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಸಂಪರ್ಕಕ್ಕೆ ತಡೆಯುಂಟಾದಾಗ ಕೂಡ ಇದು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ರಹಸ್ಯ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ರಕ್ಷಣಾ ಪಡೆಗಳ ರಹಸ್ಯ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗಳಲ್ಲಿ ಡ್ರೋನ್‌ಗಳ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳಲು ಯಾವುದೇ ಬಾಹ್ಯ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸದೇ ಇರುವುದರಿಂದ, ಅವುಗಳ ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವಿಕೆ ಕಷ್ಟವಾಗುತ್ತದೆ.

ಬಹುಮುಖಿ ಚಲನೆಯ ಸವಾಲು: 'ಬೇರಿಂಗ್-ಒನ್ಲಿ' ಪರಿಹಾರ
ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾದ ಡ್ರೋನ್‌ಗಳು VTOL (Vertical Take-off and Landing) ವರ್ಗಕ್ಕೆ ಸೇರಿವೆ. ಅಂದರೆ, ನಮ್ಮ ಸಾಮಾನ್ಯ ಹೆಲಿಕಾಪ್ಟರ್‌ಗಳಂತೆ, ಇವುಗಳಿಗೆ ಓಡುದಾರಿಯ (runway) ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ, ನೇರವಾಗಿ ಮೇಲಕ್ಕೆ ಹಾರಬಲ್ಲವು ಮತ್ತು ಹಾಗೆಯೇ ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ತೇಲಬಲ್ಲವು.

ಇದಕ್ಕೆ ಚಲನೆಯ ಸ್ವಾತಂತ್ರ್ಯದ ಆರು ಡಿಗ್ರಿಗಳು (Six Degrees of Freedom) ಹೊಂದಿದೆ. ಒಂದು ಡ್ರೋನ್‌ ಮೇಲಕ್ಕೆ-ಕೆಳಗೆ, ಎಡಕ್ಕೆ-ಬಲಕ್ಕೆ, ಮತ್ತು ಮುಂದೆ-ಹಿಂದಕ್ಕೆ ಚಲಿಸಬಲ್ಲದು. ಜೊತೆಗೆ, ಮೂರು ಅಕ್ಷಗಳ ಸುತ್ತ ತಿರುಗಬಲ್ಲದು (ತಿರುಗುವುದು, ಬಾಗುವುದು). ಹೀಗಾಗಿ ಇದು ಆರು ರೀತಿಯ ಚಲನೆಯ ಸ್ವಾತಂತ್ರ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

ಆದರೆ, ಈ VTOL ಡ್ರೋನ್‌ಗಳು ಕೇವಲ ಮೇಲಕ್ಕೆ-ಕೆಳಗೆ ಚಲನೆ ಮತ್ತು ಮೂರು ಅಕ್ಷಗಳ ಸುತ್ತ ತಿರುಗುವ ಚಲನೆಗಳ ಮೇಲೆ ನೇರ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಎಡಕ್ಕೆ-ಬಲಕ್ಕೆ ಮತ್ತು ಮುಂದೆ-ಹಿಂದಕ್ಕೆ ಚಲಿಸಲು, ಲಭ್ಯವಿರುವ ನೇರ ನಿಯಂತ್ರಣಗಳನ್ನು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ಬಳಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಇಂತಹ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು 'ಅಂಡರ್‌ಆಕ್ಚುಯೇಟೆಡ್‌ ಸಿಸ್ಟಮ್ಸ್‌' (Underactuated Systems) ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಅಂದರೆ, ಒಟ್ಟು ಚಲನೆಯ ಸ್ವಾತಂತ್ರ್ಯದ ಸಂಖ್ಯೆಗಿಂತ, ನೇರವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದಾದ ಚಲನೆಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ. ಇವುಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವುದು ಬಹಳ ಕಷ್ಟದ ಕೆಲಸ.

ಐಐಟಿ ಸಂಶೋಧಕರು ಈ ಕ್ಲಿಷ್ಟಕರವಾದ 'ಅಂಡರ್‌ಆಕ್ಚುಯೇಟೆಡ್‌' ಡ್ರೋನ್‌ಗಳ ಚಲನಶೀಲ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು (dynamic models) ಬಳಸಿ, ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಖಾತರಿಪಡಿಸುವ ಒಂದು ಹೊಸ ನಿಯಂತ್ರಣ ವಿಧಾನವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಅಂದರೆ ಡ್ರೋನ್‌ಗಳು ಮೊದಲು ತಮ್ಮ ಸ್ಥಾನದಲ್ಲಿ ಸ್ವಲ್ಪ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿದ್ದರೂ, ಅವು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹವಾಗಿ ಬಯಸಿದ ರಚನೆಗೆ ಸೇರಬಲ್ಲದು. 

ಸ್ಥಿರ ವೇಗ ಮತ್ತು ಸಮಯ-ವ್ಯತ್ಯಯದ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳಿಗೆ ಪರಿಹಾರ
ಈ ಹೊಸ ವಿಧಾನವು ಎರಡು ಮುಖ್ಯ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳನ್ನು ನಿಭಾಯಿಸುತ್ತದೆ. ಒಂದು, ಸ್ಥಿರ ವೇಗದ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳು (Constant Velocity Scenarios). ಇಲ್ಲಿ ಡ್ರೋನ್‌ಗಳು ಕೇವಲ 'ಬೇರಿಂಗ್‌' ಮತ್ತು ಅದು ಬದಲಾಗುವ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು (bearing rates) ಬಳಸಿ ತಮ್ಮ ರಚನೆಯನ್ನು ಕಾಯ್ದುಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಎರಡು, ಸಮಯ-ವ್ಯತ್ಯಯದ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳು (Time-Varying Scenarios). ಇಲ್ಲಿ ಸಮೂಹದ ರಚನೆ ಬದಲಾಗಬಹುದು, ಅಥವಾ ಮುಖ್ಯ ಡ್ರೋನ್‌ ತಿರುಗಬಹುದು/ವೇಗ ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು. ಇಂತಹ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ, ಡ್ರೋನ್‌ಗಳು ತಮ್ಮದೇ ಆದ ವೇಗದ ಅಳತೆಗಳನ್ನು ಕೂಡ ಬೇರಿಂಗ್‌ಗಳ ಜೊತೆ ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳನ್ನು ನಿಭಾಯಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಸುಧಾರಣೆಯಾಗಿದೆ.

ಒಂದು ಡ್ರೋನ್‌ ಸಮೂಹವು ಕಿರಿದಾದ ದಾರಿಗಳಲ್ಲಿ ಹೋಗಬೇಕಾದಾಗ, ತಾತ್ಕಾಲಿಕವಾಗಿ ಒಂದು ಸರಳ ರೇಖೆಗೆ ಮರು-ಸಂರಚನೆಗೊಳ್ಳಬೇಕಾದಾಗ ಅಥವಾ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳಿಗೆ ತಕ್ಕಂತೆ ಬದಲಾಗಬೇಕಾದಾಗ, ಈ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಬಹಳ ಮುಖ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ.

ಮುಂಬರುವ ಸವಾಲು: ಡಿಕ್ಕಿ ಹೊಡೆಯುವುದನ್ನು ತಪ್ಪಿಸುವುದು 
ಸಂಶೋಧಕರು ಈಗ ತಮ್ಮ ನಿಯಂತ್ರಣ ವಿಧಾನವನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಯೋಜಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಅವರ ಮುಂದಿನ ಕೆಲಸದ ಮುಖ್ಯ ಉದ್ದೇಶವೆಂದರೆ, ಡ್ರೋನ್‌ಗಳ ನಡುವೆ ಮತ್ತು ಪರಿಸರದಲ್ಲಿರುವ ವಸ್ತುಗಳೊಂದಿಗೆ ಡಿಕ್ಕಿ ಹೊಡೆಯುವುದನ್ನು ತಪ್ಪಿಸುವುದನ್ನು ಸದ್ಯಕ್ಕೆ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸುವುದು. ಏಕೆಂದರೆ, ಈಗಿರುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಲ್ಗಾರಿದಮ್‌ಗಳು ಡಿಕ್ಕಿ ತಪ್ಪಿಸಲು ತಾತ್ಕಾಲಿಕ (ad-hoc) ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿದ್ದು, ಅವುಗಳಿಗೆ ಯಾವುದೇ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಖಾತರಿಗಳಿಲ್ಲ.

ಒಟ್ಟಾರೆಯಾಗಿ, ಐಐಟಿ ಬಾಂಬೆಯ ಈ ಕೆಲಸವು ಡ್ರೋನ್‌ ಸಮೂಹದ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಗಳನ್ನು ಇನ್ನಷ್ಟು ಪ್ರಬಲವಾಗಿ ನಡೆಸಲು ಆಶಾದಾಯಕವಾಗಿದೆ. ಅಂದಹಾಗೆ ನಮ್ಮ ರಸ್ತೆ ಮೇಲೆ ಸಂಚಾರ ದಟ್ಟಣೆಯಿಂದ ಉಂಟಾಗುತ್ತಿರುವ ಗೊಂದಲ ನಾಳೆ ಈ ಡ್ರೋನ್ ಗಳಿಗೂ ಬಹುಶಃ ತಪ್ಪಿದ್ದಲ್ಲ, ಆದರೆ ಈ ಹೊಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಿಂದ ನಮ್ಮ ಚಾಲಕ ಸಹಿತ/ರಹಿತ ವಾಹನಗಳಿಗೂ ಅಳವಡಿಸಿದರೆ ಅಪಘಾತಗಳನ್ನು ತಡೆಯಬಹುದೇನೋ? ಕಾದು ನೋಡಬೇಕು!