Drone Racing, una nuova vittoria per l'IA

L’intelligenza artificiale (IA) ha fatto un ulteriore passo in avanti sconfiggendo dei campioni mondiali di drone racing. Tre abili piloti di droni da corsa sono stati sconfitti da un algoritmo, chiamato Swift AI, che ha guidato un drone in modo impeccabile lungo un percorso di gara ad alta velocità.

Questo sistema basato sull’IA sviluppato dai ricercatori dell’Università di Zurigo è riuscito a vincere 15 delle 25 gare disputate contro i campioni del mondo, registrando il giro più veloce in un percorso in cui i droni possono raggiungere velocità di 80 km/h, sopportando accelerazioni fino a 5g e con relativamente poche collisioni durante il percorso.

“È la prima volta che un robot controllato dall’IA batte un essere umano esperto in uno sport creato da e per gli esseri umani”, ha dichiarato Elia Kaufmann, uno dei ricercatori coinvolti nello sviluppo di Swift AI.

Nelle gare di droni FPV – first person view, i piloti fanno volare un drone lungo un percorso che comprende ostacoli da superare in modo impeccabile per evitare collisioni. I piloti seguono il percorso grazie a un feed video proveniente da una telecamera montata sul drone.

Nel loro articolo pubblicato su Nature, Kaufmann e il suo team raccontano della serie di gare tra Swift e i tre campioni di drone racing, ovvero Thomas Bitmatta, Marvin Schäpper e Alex Vanover. Prima della sfida, i piloti umani hanno avuto una settimana per allenarsi sul percorso, mentre Swift si è esercitato in un ambiente simulato contenente una replica virtuale del tracciato.

Swift ha sfruttato una tecnica chiamata deep reinforcement learning per trovare i comandi ottimali per affrontare il circuito. Poiché questa metodologia si basa su tentativi ripetuti, il drone è stato coinvolto in centinaia di incidenti durante l’addestramento. Tuttavia, trattandosi di una simulazione virtuale, i ricercatori risolvevano semplicemente riavviando il processo.

Durante le gare, Swift trasmette i video dalla telecamera a bordo del drone a una rete neurale che rileva gli ostacoli del percorso. Queste informazioni vengono combinate con i dati di un sensore inerziale che stima la posizione, l’orientamento e la velocità del drone. Queste stime vengono poi inviate a una seconda rete neurale, che calcola i comandi da impartire al drone.

L’analisi dei dati delle competizioni ha dimostrato che Swift era più veloce all’inizio delle gare, riuscendo a eseguire curve più strette rispetto ai piloti umani. Il suo giro più veloce è stato di 17,47 secondi, mezzo secondo più veloce rispetto al pilota umano più rapido. Tuttavia, Swift non è invincibile e ha perso il 40% delle gare contro gli esseri umani, subendo anche diversi incidenti. Il drone sembrava essere sensibile ai cambiamenti nell’ambiente, come le variazioni di illuminazione.

Le gare hanno lasciato i campioni del mondo con sensazioni contrastanti. Bitmatta ha commentato: “Questo è solo l’inizio di qualcosa che potrebbe cambiare il mondo intero. D’altro canto, sono un pilota e non voglio qualcosa che sia più veloce di me”. Schäpper ha affermato che “gareggiare contro un robot provoca una sensazione diversa, perché sai che un robot non si può stancare”.

Un aspetto chiave di Swift è la sua capacità di affrontare sfide come le turbolenze aerodinamiche e la sfocatura della telecamera, che possono confondere i sistemi che seguono una traiettoria predefinita. Kaufmann ha suggerito che questa capacità potrebbe essere utilizzata al di fuori del drone racing per dispositivi guidati da IA impegnati nella ricerca di persone in edifici in fiamme o nell’ispezione di grandi strutture, come per esempio le navi.