Камран Мохсени си представя деня, в който безпилотните машини в неговата лаборатория в Университета във Флорида ще кръжат около, под и в ураганите и ще помагат да се предвиди силата и пътя на бурите.
Малките самостоятелни кораби – някои от тях летят, други се гмуркат под вълните – могат да наблюдават ураганите от близки разстояния без да стават на парчета, докато сензорите на борда събират и изпращат в реално време информацията, от която учените се нуждаят за да предскажат интензитета и траекторията на бурите: налягане, температура, влажност, местоположение и време.
Мохсени казва, че хората постоянно го питат как миниатюрните летящи машини – дълги само 15 сантиметра и тежащи колкото iPod Nano – могат да се справят с някоя от чудовищните бури.
„Нашите машини не се бият с урагана; ние използваме урагана, за да ни заведе където трябва“, казва Мохсени, който е W.P. Bushnell Endowed Professor в департамента за механично и въздухоплавателно инженерство и департамента за електрическо и компютърно инженерство.
Въздушните и подводни машини могат да бъдат изстреляни с команди от лаптоп на хиляди километри от центъра на урагана. Мохсени и екип от специализанти използват математически модели за да предвидят регионите в атмосферата и океана, които могат да дадат на машините свободен „превоз“ към тяхната дестинация. Веднъж пристигнали в околността, те могат да бъдат изключени и да изчакат определен поток на вятъра или водата. Когато засекат потокът, от който се нуждаят за навигация, те се включват отново, впускат се в потока, след което се изключват отново, за да пестят гориво докато потока ги носи към желаното местоположение.
Общо казано, те могат да отидат да събират информация, „яхнали“ ураганните вълни и ветрове.
Тези устройства са отклонение от сегашната технология, която използва въздушно устройство за проучване на урагани за да проникне до центъра на бурята и да пусне дропсонди – сензори, които падат свободно и може да успеят или да не успеят да съберат полезни данни. Подводните данни са още по-трудни за събиране днес, макар че са точно толкова важни, имайки предвид че топлия влажен въздух на океанската повърхност е като гориво за ураганите.
Машините на Мохсени, дори и да се изстрелят стотици наведнъж, намалят разходите за проучване на урагани.
„Ако искате да пробиете урагана, трябва да построите по-голям самолет,“ казва Мохсени. „Военните искат самолет като на Батман, „супер-дупер“ самолет, който може да прави всичко. Но ако един от тези „супер-дупер“ самолети се изгуби?
Ние сме се насочили в обратна посока. Нямаме нищо, което е „супер-дупер“. Имаме евтини сензори, но с много от тях точността на измерванията може да се подобри значително,“ твърди Мохсени, който също така е и директор на новия Институт за Мрежови Автономни Системи към Университета във Флорида. „Така че ние сме „супер-дупер“ на средно аритметично ниво.“
Прототипите, произвеждани в института, струват по около $250 всеки и са твърде малки и леки, за да причинят вреда ако ударят нещо, което е важен фактор като се има предвид силата на ураганните ветрове и води. Мохсени не използва тестова площадка за да изпробва въздушните машини; той просто им нарежда да се разбият, вдига ги и ги пуска да летят отново. Покритието от въглеродни влакна на въздушните машини е изключително тънко, но издръжливо. С подходящо финансиране, казва Мохсени, машините могат да бъдат тествани в истински ураган до две-три години.
В случаи, когато се губят много от тях – като при ураган – събраните данни са по-ценни от стойността на изгубените уреди, казва Мохсени. Производствените разходи ще паднат ако машините се произвеждат масово.
Машините също така са „умни“. Мохсени е развил кооперативен контролен алгоритъм, който им позволява да формират мрежа и да се учат от данните, които записват – например, да приспособяват курса си при нужда. Тази им функция ги прави полезни не само при ураганите.
Екстремни среди като полярните ледници, са трудни и опасни за измерване със стандартните технологии. Мохсени казва, че трансферът на топлина през полярния лед между океана и въздуха се провежда почти напълно неотчетен, но може да бъде отчитан с помощта на въздушните машини, които могат да бъдат изстреляни от лаптоп на борда на кораб и да изпращат климатични данни в реално време.
„Машини толкова малки, мощни и „умни“ биха звучали невероятно дори и преди 10 години“, казва Мохсени, „но напредъка в микрофабрикуването, комуникациите, компютърните процеси и изчисления доведоха до усъвършенствана технология с малки размери.“ И все пак, Мохсени е черпил вдъхновение от далеч по-малко усъвършенствани източници като медузите.
Мохсени е изучавал динамика на флуидите, когато биолог му споменал, че медузите се движат по начин, близък до механичната система, която той искал да развие. След като изучил медузите и сепиите, Мохсени развил математически модел според тяхното движение и използвал този модел за да развие мотори за своите подводни сензорни машини. Сега той разполага с малки подводници, способни да се движат самостоятелно, подражавайки на медузите и сепиите, а водните създания се срещат често в лабораторията му.
„Подражавайки на биологията, учейки се от природата“, казва Мохсени, „човек един вид се учудва.“
