TED2016
Raffaello D'Andrea: Meet the dazzling flying machines of the future
Раффаэлло Д'Андреа: Встречайте: ошеломительные летательные аппараты будущего
Filmed:
Readability: 5
8,053,974 views
Слыша о беспилотных самолётах, вы, скорее всего, представляете что-то очень полезное или очень пугающее. Но могут ли они иметь эстетическую ценность? Эксперт по автономным системам Раффаэло Д'Андреа разрабатывает летательные аппараты. Его последние проекты раздвигают границы беспилотных полётов: от летающего крыла, способного зависать в воздухе и принимать исходное положение при атмосферных помехах, до самолёта с восемью пропеллерами и армады из крошечных согласованных микроквадрокоптеров.
Будьте готовы к тому, что вас ослепит великолепие фантастической флотилии, которая танцует в воздухе, как рой светлячков, над сценой TED.
Raffaello D'Andrea - Autonomous systems pioneer
Raffaello D'Andrea explores the possibilities of autonomous technology by collaborating with artists, engineers and entrepreneurs. Full bio
Raffaello D'Andrea explores the possibilities of autonomous technology by collaborating with artists, engineers and entrepreneurs. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
What started as a platform for hobbyists
0
920
1976
Начавшись как невинная забава,
00:14
is poised to become
a multibillion-dollar industry.
a multibillion-dollar industry.
1
2920
2936
это вот-вот станет
многомиллиардной индустрией.
многомиллиардной индустрией.
00:17
Inspection, environmental monitoring,
photography and film and journalism:
photography and film and journalism:
2
5880
4056
Наблюдение, мониторинг окружающей среды,
фотография, кино и журналистика —
фотография, кино и журналистика —
00:21
these are some of the potential
applications for commercial drones,
applications for commercial drones,
3
9960
3176
вот лишь некоторые возможные сферы
применения коммерческих дронов,
применения коммерческих дронов,
00:25
and their enablers
are the capabilities being developed
are the capabilities being developed
4
13160
2616
а претворение этого в жизнь возможно
благодаря разработкам
благодаря разработкам
00:27
at research facilities around the world.
5
15800
1936
в научных центрах по всему миру.
00:29
For example, before aerial
package delivery
package delivery
6
17760
2616
Например, ещё до того,
как воздушная доставка почты
как воздушная доставка почты
00:32
entered our social consciousness,
7
20400
1816
захватила сознание общества,
00:34
an autonomous fleet of flying machines
built a six-meter-tall tower
built a six-meter-tall tower
8
22240
3976
флот беспилотных летательных аппаратов
построил шестиметровую башню
построил шестиметровую башню
00:38
composed of 1,500 bricks
9
26240
1936
из полутора тысяч кирпичей
00:40
in front of a live audience
at the FRAC Centre in France,
at the FRAC Centre in France,
10
28200
2936
перед зрителями в центре искусства
Frac во Франции.
Frac во Франции.
00:43
and several years ago,
they started to fly with ropes.
they started to fly with ropes.
11
31160
2576
Ещё несколько лет назад
они начали летать с верёвками.
они начали летать с верёвками.
00:45
By tethering flying machines,
12
33760
1416
При помощи привязных тросов
00:47
they can achieve high speeds
and accelerations in very tight spaces.
and accelerations in very tight spaces.
13
35200
3776
дроны могут достигать высокой скорости
и разгона в очень узком пространстве.
и разгона в очень узком пространстве.
00:51
They can also autonomously build
tensile structures.
tensile structures.
14
39000
3096
Они также могут автономно
строить натяжные конструкции.
строить натяжные конструкции.
00:54
Skills learned include how to carry loads,
15
42120
2416
Их навыки позволяют выдерживать нагрузку,
00:56
how to cope with disturbances,
16
44560
1456
справляться с помехами
00:58
and in general, how to interact
with the physical world.
with the physical world.
17
46040
3096
и в целом взаимодействовать
с физическими объектами.
с физическими объектами.
01:01
Today we want to show you some
new projects that we've been working on.
new projects that we've been working on.
18
49160
3336
Сегодня мы хотим представить
наши новые проекты.
наши новые проекты.
01:04
Their aim is to push the boundary
of what can be achieved
of what can be achieved
19
52520
2936
Они призваны раздвинуть границы возможного
01:07
with autonomous flight.
20
55480
1536
для беспилотных полётов.
01:09
Now, for a system to function
autonomously,
autonomously,
21
57040
2456
Сегодня, чтобы система
действовала автономно,
действовала автономно,
01:11
it must collectively know the location
of its mobile objects in space.
of its mobile objects in space.
22
59520
4456
необходимо знать положение
движущихся объектов в пространстве.
движущихся объектов в пространстве.
01:16
Back at our lab at ETH Zurich,
23
64000
1896
В нашей лаборатории ETH в Цюрихе
01:17
we often use external cameras
to locate objects,
to locate objects,
24
65920
2856
мы часто используем внешние камеры
для обнаружения объектов,
для обнаружения объектов,
01:20
which then allows us to focus our efforts
25
68800
1976
что позволяет сфокусировать наши усилия
01:22
on the rapid development
of highly dynamic tasks.
of highly dynamic tasks.
26
70800
2656
на быстром развёртывании
высокодинамичных заданий.
высокодинамичных заданий.
01:25
For the demos you will see today, however,
27
73480
2056
Но для демоверсий, которые вы увидите,
01:27
we will use new localization technology
developed by Verity Studios,
developed by Verity Studios,
28
75560
3296
мы используем новые методы локализации,
разработанные Verity Studios —
разработанные Verity Studios —
01:30
a spin-off from our lab.
29
78880
1616
ответвлением нашей лаборатории.
01:32
There are no external cameras.
30
80520
1616
Здесь нет внешних камер.
01:34
Each flying machine uses onboard sensors
to determine its location in space
to determine its location in space
31
82160
5056
Летательный аппарат использует встроенные
датчики для определения местоположения
датчики для определения местоположения
01:39
and onboard computation
to determine what its actions should be.
to determine what its actions should be.
32
87240
3440
и встроенную вычислительную технику
для выбора дальнейших действий.
для выбора дальнейших действий.
01:43
The only external commands
are high-level ones
are high-level ones
33
91280
2176
Внешними остаются
команды высокого уровня —
команды высокого уровня —
01:45
such as "take off" and "land."
34
93480
1520
«взлететь» и «приземлиться».
02:10
This is a so-called tail-sitter.
35
118560
1896
Это дрон с хвостовой посадкой.
02:12
It's an aircraft that tries
to have its cake and eat it.
to have its cake and eat it.
36
120480
3456
Он нацелен объять необъятное:
02:15
Like other fixed-wing aircraft,
it is efficient in forward flight,
it is efficient in forward flight,
37
123960
3256
как и другие самолёты с неподвижным
крылом, дрон более эффективен
крылом, дрон более эффективен
02:19
much more so than helicopters
and variations thereof.
and variations thereof.
38
127240
3215
в горизонтальном полёте,
чем вертолёты и другие винтокрылые.
чем вертолёты и другие винтокрылые.
02:22
Unlike most other
fixed-wing aircraft, however,
fixed-wing aircraft, however,
39
130479
2417
Однако в отличие от большинства
своих собратьев
своих собратьев
02:24
it is capable of hovering,
40
132920
1496
он может зависать в воздухе,
02:26
which has huge advantages
for takeoff, landing
for takeoff, landing
41
134440
3136
что даёт огромные преимущества
при взлёте, приземлении
при взлёте, приземлении
02:29
and general versatility.
42
137600
1240
и общей манёвренности.
02:31
There is no free lunch, unfortunately.
43
139480
2096
Но, к сожалению, за всё надо платить.
02:33
One of the limitations with tail-sitters
44
141600
1936
Слабость дронов с хвостовой посадкой —
02:35
is that they're susceptible
to disturbances such as wind gusts.
to disturbances such as wind gusts.
45
143560
2976
в чувствительности к атмосферным
помехам вроде порывов ветра.
помехам вроде порывов ветра.
02:38
We're developing new control
architectures and algorithms
architectures and algorithms
46
146560
2696
Мы работаем над новой системой
управления и алгоритмами,
управления и алгоритмами,
02:41
that address this limitation.
47
149280
1400
чтобы решить эту проблему.
02:50
The idea is for the aircraft to recover
48
158560
2256
Идея в том, чтобы самолёт
восстанавливал положение,
восстанавливал положение,
02:52
no matter what state it finds itself in,
49
160840
2640
где бы он ни оказался,
03:03
and through practice,
improve its performance over time.
improve its performance over time.
50
171400
2920
и раз от раза улучшал свои
лётно-технические характеристики.
лётно-технические характеристики.
03:15
(Applause)
51
183600
4400
(Аплодисменты)
03:22
OK.
52
190000
1200
Хорошо.
03:33
When doing research,
53
201480
1216
В процессе исследования
03:34
we often ask ourselves
fundamental abstract questions
fundamental abstract questions
54
202720
2976
мы часто задаёмся краеугольными
абстрактными вопросами,
абстрактными вопросами,
03:37
that try to get at the heart of a matter.
55
205720
2560
чтобы докопаться до сути.
03:41
For example, one such question would be,
56
209240
2216
К примеру, один из таких вопросов —
03:43
what is the minimum number of moving parts
needed for controlled flight?
needed for controlled flight?
57
211480
4016
какой минимум подвижных элементов
необходим для контролируемого полёта?
необходим для контролируемого полёта?
03:47
Now, there are practical reasons
58
215520
1576
Есть вполне обоснованные причины,
03:49
why you may want to know
the answer to such a question.
the answer to such a question.
59
217120
2616
почему мы задались таким вопросом.
03:51
Helicopters, for example,
60
219760
1256
Винтокрылые, к примеру,
03:53
are affectionately known
as machines with a thousand moving parts
as machines with a thousand moving parts
61
221040
3856
завоевали признание как аппараты
с тысячей подвижных элементов,
с тысячей подвижных элементов,
03:56
all conspiring to do you bodily harm.
62
224920
2680
будто сговорившихся
причинить вам телесные повреждения.
причинить вам телесные повреждения.
04:00
It turns out that decades ago,
63
228640
1856
Но выяснилось, что десятки лет назад
04:02
skilled pilots were able to fly
remote-controlled aircraft
remote-controlled aircraft
64
230520
3176
умелые пилоты летали на самолётах
с дистанционным управлением
с дистанционным управлением
04:05
that had only two moving parts:
65
233720
1896
и только двумя подвижными элементами —
04:07
a propeller and a tail rudder.
66
235640
1840
пропеллером и хвостовым поворотником.
04:10
We recently discovered
that it could be done with just one.
that it could be done with just one.
67
238000
3120
Недавно мы обнаружили,
что это можно делать всего с одним.
что это можно делать всего с одним.
04:13
This is the monospinner,
68
241600
1256
Это моноспиннер —
04:14
the world's mechanically simplest
controllable flying machine,
controllable flying machine,
69
242880
3256
беспилотник с самой простой в мире
механической системой контроля,
механической системой контроля,
04:18
invented just a few months ago.
70
246160
1776
изобретённый несколько месяцев назад.
04:19
It has only one moving part, a propeller.
71
247960
3136
У него всего один подвижный
элемент — пропеллер.
элемент — пропеллер.
04:23
It has no flaps, no hinges, no ailerons,
72
251120
3576
У него нет ни закрылков,
ни шарниров, ни элеронов,
ни шарниров, ни элеронов,
04:26
no other actuators,
no other control surfaces,
no other control surfaces,
73
254720
2535
никаких других приводов
и поверхностей управления.
и поверхностей управления.
04:29
just a simple propeller.
74
257279
1281
Только простой пропеллер.
04:31
Even though it's mechanically simple,
75
259320
2055
И несмотря на простой механизм,
04:33
there's a lot going on
in its little electronic brain
in its little electronic brain
76
261399
2497
электронный интеллект дрона
делает большую работу,
делает большую работу,
04:35
to allow it to fly in a stable fashion
and to move anywhere it wants in space.
and to move anywhere it wants in space.
77
263920
4216
чтобы он сохранял устойчивость в полёте
и мог свободно двигаться в пространстве.
и мог свободно двигаться в пространстве.
04:40
Even so, it doesn't yet have
78
268160
1456
Но у него пока нет
04:41
the sophisticated algorithms
of the tail-sitter,
of the tail-sitter,
79
269640
2336
изощрённых алгоритмов
дрона с хвостовой посадкой.
дрона с хвостовой посадкой.
04:44
which means that in order
to get it to fly,
to get it to fly,
80
272000
2000
И потому, чтобы он полетел,
04:46
I have to throw it just right.
81
274024
1720
мне нужно его правильно подбросить.
04:48
And because the probability
of me throwing it just right is very low,
of me throwing it just right is very low,
82
276800
4016
Но так как вероятность подбросить
его правильно очень мала,
его правильно очень мала,
04:52
given everybody watching me,
83
280840
1896
то вместо того, чтобы вы смотрели,
04:54
what we're going to do instead
84
282760
1456
как я пытаюсь это проделать,
04:56
is show you a video
that we shot last night.
that we shot last night.
85
284240
2176
мы покажем видео, снятое прошлым вечером.
04:58
(Laughter)
86
286440
1560
(Смех)
05:10
(Applause)
87
298320
3320
(Аплодисменты)
05:23
If the monospinner
is an exercise in frugality,
is an exercise in frugality,
88
311080
3736
Если моноспиннер —
это образец экономности,
это образец экономности,
05:26
this machine here, the omnicopter,
with its eight propellers,
with its eight propellers,
89
314840
3456
то этот аппарат, омникоптер
с восемью пропеллерами, —
с восемью пропеллерами, —
05:30
is an exercise in excess.
90
318320
2080
это пример избыточности.
05:32
What can you do with all this surplus?
91
320920
2136
Что нам дают все эти излишества?
05:35
The thing to notice
is that it is highly symmetric.
is that it is highly symmetric.
92
323080
2381
Обратите внимание,
конструкция очень симметрична,
конструкция очень симметрична,
05:37
As a result, it is ambivalent
to orientation.
to orientation.
93
325920
2856
поэтому для неё не имеет значения
ориентация в пространстве.
ориентация в пространстве.
05:40
This gives it an extraordinary capability.
94
328800
2696
Это открывает необыкновенные возможности!
05:43
It can move anywhere it wants in space
95
331520
2216
Дрон может двигаться в воздухе
05:45
irrespective of where it is facing
96
333760
2736
безоотносительно того, где верх, а где низ
05:48
and even of how it is rotating.
97
336520
1800
и как он вращается.
05:51
It has its own complexities,
98
339040
1376
У дрона свои сложности,
05:52
mainly having to do
with the interacting flows
with the interacting flows
99
340440
2656
в основном связанные
с взаимодействием потоков
с взаимодействием потоков
05:55
from its eight propellers.
100
343120
1240
от восьми пропеллеров.
05:56
Some of this can be modeled,
while the rest can be learned on the fly.
while the rest can be learned on the fly.
101
344680
3856
Какие-то из них мы можем смоделировать,
другие обнаруживаются только в полёте.
другие обнаруживаются только в полёте.
06:00
Let's take a look.
102
348560
1200
Давайте посмотрим.
06:44
(Applause)
103
392760
3760
(Аплодисменты)
06:52
If flying machines are going
to enter part of our daily lives,
to enter part of our daily lives,
104
400720
2905
Если летательные аппараты войдут
в нашу повседневную жизнь,
в нашу повседневную жизнь,
06:55
they will need to become
extremely safe and reliable.
extremely safe and reliable.
105
403649
2477
они должны быть максимально
безопасны и надёжны.
безопасны и надёжны.
06:58
This machine over here
106
406760
1376
Вот этот беспилотник —
07:00
is actually two separate
two-propeller flying machines.
two-propeller flying machines.
107
408160
3136
на самом деле два отдельных дрона
с двумя пропеллерами каждый.
с двумя пропеллерами каждый.
07:03
This one wants to spin clockwise.
108
411320
1736
Один вращается по часовой стрелке,
07:05
This other one wants
to spin counterclockwise.
to spin counterclockwise.
109
413080
2496
а другой — против.
07:07
When you put them together,
110
415600
1336
Когда мы их соединяем,
07:08
they behave like one
high-performance quadrocopter.
high-performance quadrocopter.
111
416960
2600
получаем квадрокоптер
с высокими лётными качествами.
с высокими лётными качествами.
07:23
If anything goes wrong, however --
112
431640
1656
Даже если что-то пойдёт не так —
07:25
a motor fails, a propeller fails,
electronics, even a battery pack --
electronics, even a battery pack --
113
433320
4456
откажет мотор, пропеллеры,
электроника или аккумулятор,
электроника или аккумулятор,
07:29
the machine can still fly,
albeit in a degraded fashion.
albeit in a degraded fashion.
114
437800
3336
аппарат всё равно сможет лететь,
хоть и в ослабленном режиме.
хоть и в ослабленном режиме.
07:33
We're going to demonstrate this to you now
by disabling one of its halves.
by disabling one of its halves.
115
441160
3520
Мы сейчас это покажем,
выведя из строя одну из его половин.
выведя из строя одну из его половин.
07:56
(Applause)
116
464240
3160
(Аплодисменты)
08:03
This last demonstration
117
471320
1336
Последняя демонстрация —
08:04
is an exploration of synthetic swarms.
118
472680
2440
это исследование искусственного множества.
08:07
The large number of autonomous,
coordinated entities
coordinated entities
119
475560
2976
Огромное число автономных
согласованных объектов
согласованных объектов
08:10
offers a new palette
for aesthetic expression.
for aesthetic expression.
120
478560
2736
предлагают новую палитру
для эстетического выражения.
для эстетического выражения.
08:13
We've taken commercially available
micro quadcopters,
micro quadcopters,
121
481320
2976
Мы купили несколько микроквадрокоптеров,
08:16
each weighing less
than a slice of bread, by the way,
than a slice of bread, by the way,
122
484320
2496
каждый из которых весит
меньше кусочка хлеба,
меньше кусочка хлеба,
08:18
and outfitted them
with our localization technology
with our localization technology
123
486840
2416
и оснастили их нашей системой локализации
08:21
and custom algorithms.
124
489280
1576
и пользовательскими алгоритмами.
08:22
Because each unit
knows where it is in space
knows where it is in space
125
490880
2096
Так как каждая единица
знает, где находится,
знает, где находится,
08:25
and is self-controlled,
126
493000
1376
и управляется автономно,
08:26
there is really no limit to their number.
127
494400
2200
нет никаких ограничений в их количестве.
08:55
(Applause)
128
523840
3440
(Аплодисменты)
09:19
(Applause)
129
547360
4480
(Аплодисменты)
10:18
(Applause)
130
606040
3640
(Аплодисменты)
10:35
Hopefully, these demonstrations
will motivate you to dream up
will motivate you to dream up
131
623960
3096
Надеемся, то, что мы показали,
поможет вам вообразить
поможет вам вообразить
10:39
new revolutionary roles
for flying machines.
for flying machines.
132
627080
2400
новые революционные роли
летательных аппаратов.
летательных аппаратов.
10:42
That ultrasafe one over there for example
133
630560
2096
К примеру, вот тот супербезопасный
10:44
has aspirations to become
a flying lampshade on Broadway.
a flying lampshade on Broadway.
134
632680
3016
мог бы стать летающим абажуром на Бродвее.
10:47
(Laughter)
135
635720
2056
(Смех)
10:49
The reality is that it is
difficult to predict
difficult to predict
136
637800
2176
Реальность такова, что трудно предсказать
10:52
the impact of nascent technology.
137
640000
1640
влияние новых технологий.
10:54
And for folks like us, the real reward
is the journey and the act of creation.
is the journey and the act of creation.
138
642120
4856
Для людей вроде нас главная награда —
сам процесс работы и радость творчества.
сам процесс работы и радость творчества.
10:59
It's a continual reminder
139
647000
1416
Это постоянное напоминание,
11:00
of how wonderful and magical
the universe we live in is,
the universe we live in is,
140
648440
2920
в какой замечательной и волшебной
Вселенной мы живём —
Вселенной мы живём —
11:03
that it allows creative, clever creatures
141
651840
2936
она позволяет умным
изобретательным созданиям
изобретательным созданиям
11:06
to sculpt it in such spectacular ways.
142
654800
2520
так эффектно и ярко творить.
11:09
The fact that this technology
143
657800
1776
То, что эти технологии
11:11
has such huge commercial
and economic potential
and economic potential
144
659600
3416
имеют огромный коммерческий
и экономический потенциал, —
и экономический потенциал, —
11:15
is just icing on the cake.
145
663040
1416
это лишь вишенка на торте.
11:16
Thank you.
146
664480
1216
Спасибо.
11:17
(Applause)
147
665720
3240
(Аплодисменты)
ABOUT THE SPEAKER
Raffaello D'Andrea - Autonomous systems pioneerRaffaello D'Andrea explores the possibilities of autonomous technology by collaborating with artists, engineers and entrepreneurs.
Why you should listen
Raffaello D'Andrea combines academics, business, and the arts to explore the capabilities of autonomous systems. As part of his research as professor of dynamic systems and control at the Swiss Federal Institute of Technology (ETH Zürich), he and his collaborators enchant viewers with works like the self-destructing, self-assembling Robotic Chair, or the Balancing Cube that can perch itself on its corners.
D’Andrea and his team created the Flying Machine Arena to test the gravity-defying abilities of their athletic flying robots. Building on research in the Flying Machine Arena, ETH Zürich partnered with its spin-off company Verity Studios and with Cirque du Soleil to create “Sparked,” a short film showcasing the unexpected airborne dexterity of quadcopters. D’Andrea is the co-founder of Kiva Systems, a robotics company that develops intelligent automated warehouse systems and that was acquired by Amazon in 2012.
Raffaello D'Andrea | Speaker | TED.com