帶你一窺令人目眩神迷的未來飛行器

當你聽到「無人駕駛飛機」，可能覺得它要不是很實用，就是很嚇人。但它有沒有可能是個藝術品？自控系統專家拉菲羅‧安德烈專門研發飛行機器，他最新的作品將自主飛行帶向全新的境界──從可以在空中盤旋並從亂流中恢復的飛行翼、搭載八個螺旋槳的全向飛行器，到成群結隊的微型四軸飛行器。準備好為這些如夢似幻、在TED舞台上如螢火蟲般飛舞的飛行器目眩神迷吧。

我們從一個愛好者平台開始，

有望發展成一個數十億元的產業。

偵查、環境監控、攝影、
電影和新聞業──

這些都是商用無人飛行器的潛在機會，

而它們的實現

得仰賴全球許多研究機構
所研發的各種功能。

舉個例，在空中包裹運送

進入我們的社會認知之前，

一組自動化飛行機隊
就曾將一個6公尺高、

由1500個磚塊構成的塔，

就在法國當代藝術中心的
現場觀眾面前蓋了起來。

而在那幾年之前，
它們從帶著繩索飛行開始。

透過繩索連結飛行器，

它們可以在非常狹小的空間內
用很高的速度及加速度飛行。

它們還能自動建造高張力的結構。

它們學會的技能包含如何裝載貨物、

如何應付亂流、

以及概括而言，
如何和實體世界互動。

今天我們想讓各位看一些
我們正在進行的新專案。

它們的目標是擴展自主飛行
所能達成的境界。

那麼，要讓系統能自動運作，

它必須知道所有移動物體
在空間上的位置。

在我們蘇黎世聯邦工學院的實驗室裡，

我們常用外部的攝影機來定位物體，

這讓我們能全神貫注，

將精力用在快速開發高度動態的任務。

然而，今天各位看到的展示，

我們將使用Verity Studios
所開發的新定位技術，

他們是我們實驗室的一個分支機構。

不用任何的外部攝影機，

每一個飛行器都用內建的感應器
判斷自己的位置，

並用內建的電腦判斷該採取的動作。

只有高階的指令來自外部，

例如「起飛」和「降落」。

這是一個所謂的立式起落機。

它就像一台什麼都想做到的飛機。

如同其他固定機翼的飛機，
它可以很有效率地向前飛行，

效果比直升機或之類的飛行器好得多。

但它又和固定機翼的飛機不一樣，

它可以在空中盤旋，

這讓它在起飛、降落
和一些通用動作上有很大的優勢。

很不幸地，天下沒有白吃的午餐。

立式起落機一個很大的限制

就是它們對於陣風之類的干擾很敏感。

我們正在開發新的控制架構和演算法

試著突破這個限制。

我們的想法是讓這個飛行器

無論遭遇什麼情況都能復原。

而且透過練習，還能逐漸提高效能。

(掌聲)

好的。

進行研究時，

我們經常問自己一些基本的抽象問題，

讓我們能直搗問題核心。

比方說，其中一個問題是，

要控制飛行，
最少要有幾個會動的零件？

我們有很實際的理由

探索這個問題的答案。

以直升機為例，

大家都認為這是一種
由上千個活動零件組成的機器，

每個零件都可能會導致你受傷。

事實是在數十年前，

技巧高超的駕駛就已能
遙控駕駛這種飛行器了，

而這個飛行器只有兩個會動的東西：

螺旋槳和尾翼。

我們最近發現，其實只需要一個。

這是「單軸機」，

世上結構最簡單的可控式飛行機器，

幾個月前才發明的。

它只有一個會動的零件，就是螺旋槳。

沒有襟翼，沒有絞鍊，沒有副翼，

沒有其他的驅動器和控制面板，

就只有一個簡單的螺旋槳。

即使在結構上非常簡單，

它小小的電腦裡卻裝了很多東西，

讓它可以穩定飛行
並移動到任何想去的位置。

儘管如此，它還沒有

像立式起落機那種複雜的演算法，

也就是說如果要讓它飛起來，

我得用很精確的方式把它丟出去。

但考量到我成功丟出它的機率非常低，

因為這麼有多人在盯著我，

所以我打算還是讓你們
看看昨晚錄的影片就好。

(笑聲)

(掌聲)

如果單軸機是一種簡潔的應用，

那這台有8個螺旋槳的「全向直升機」

就是一種「超額」的應用。

這些額外的配備可以做什麼？

值得注意的是，它的結構高度對稱，

因此它沒有一定的方向性。

這讓它擁有不同凡響的能力，

可以移動到空間中的任何位置，

不用考慮它面對哪個方向，

甚至不用管它如何旋轉。

它有其複雜性，

主要和它的8個螺旋槳
之間的互動有關。

這些互動有一部分可透過程式達成，
其他的則可從飛行中自行學習。

我們來看看吧。

(掌聲)

如果飛行機器要成為
我們日常生活的一部份，

它們就得變得非常安全可靠。

那邊那台機器

實際上由兩個分開的雙軸飛行器構成。

其中一個試圖順時針旋轉，

另一個則試圖逆時針旋轉。

當你將它們結合，

就會變成一個高效能的四軸飛行器。

然而，如果有東西出錯，

像是馬達故障、螺旋槳故障，
電子零件，甚至電池組件故障，

它還是可以用效能較低的方式飛行。

我們來示範一下
關掉它其中一個飛行器會怎樣。

(掌聲)

最後要展示的

是人造螢火蟲群的研究成果。

為數眾多自動化且互相配合的機群

為美的展現帶來一種全新型態。

我們利用商品化的微型四軸飛行器，

順道一提，每個都比一片麵包還輕，

我們為它們裝上自己的定位科技

和客製化的演算法。

因為每個飛行器都知道自己的位置，

又都可以自我控制，

所以它們的數量完全沒有限制。

(掌聲)

(掌聲)

(掌聲)

希望這些展示讓各位能夠想像

飛行機器能在未來扮演的革命性角色，

例如我們那個超安全的飛行器，

它想必很渴望成為百老匯的飛行燈罩。

(笑聲)

事實上，要預測新興科技
帶來的影響是很困難的。

而對我們這樣的人來說，

創造新事物的旅程和行動，
才是真正的回報。

它不斷提醒我們，

我們生活的這個宇宙
有多精彩和神奇。

它讓有創造力、聰明的生物

將其雕塑成如此壯闊的面貌。

而這個科技

所擁有的龐大經濟和商業潛力，

不過是錦上添花罷了。

謝謝各位。

(掌聲)