Wanneer ze harder vliegen dan die limiet is hun kans op botsingen ongeacht de kennis van de omgeving bijzonder groot.

Dat concluderen wetenschappers van MIT en Harvard University. Ze hebben een wiskundig model ontwikkeld waarmee de maximumsnelheid van vogels in elke willekeurige omgeving (met veel of weinig obstakels) kan worden vastgesteld.

Model
De onderzoekers lieten in hun model een vogel door de bossen (met verschillende samenstellingen: dichtbegroeid of juist heel open) vliegen. Ze ontdekten dat er – ongeacht de dichtheid van het bos – een maximumsnelheid is. Wanneer een vogel harder vliegt crasht hij gegarandeerd. Als de vogel langzamer vliegt dan komt hij het bos heelhuids weer uit.

Onbemande luchtvaartuigen
Het onderzoek is niet zozeer bedoeld om meer te weten te komen over vogels. Nee, de onderzoekers hebben andere ideeën. Ze willen onbemande luchtvaartuigen meer snelheid meegeven. Nu vliegen die nog vrij langzaam. Zeker in een gebied met veel obstakels. Wetenschappers gaan er namelijk vanuit dat de snelheid van een luchtvaartuig samen moet hangen met het zicht ervan. Als een onbemand luchtvaartuig slechts vijftien meter zicht heeft dan moet deze ook binnen vijftien meter tot stilstand kunnen komen. En op basis van die informatie wordt de snelheid ervan bepaald. En die is vaak laag.

Havik
Onderzoekers bedachten dat dat anders moest kunnen en lieten zich daarvoor inspireren door de natuur. Door de havik om precies te zijn. Deze vogel baseert zijn snelheid niet op zijn zicht. Hij vliegt bijvoorbeeld in een bos waar zijn zicht beperkt is nog best hard (zie onderstaand filmpje). Dat komt doordat de vogel van opening naar opening vliegt. Hij ziet een opening tussen bomen, vliegt er doorheen en gaat er vanuit dat zich weer zo’n opening aandient. Dat is gewoon een kwestie van intuïtie: hij weet dat hij bij een bepaalde dichtheid altijd een opening kan vinden.

Ski
De onderzoekers vergelijken het met skiën. Een skiër laat zijn snelheid ook niet afhangen van wat hij kan zien. In plaats daarvan skiet hij met flinke snelheid tussen de bomen door in de verwachting dat hij een opening kan vinden. “Wanneer je een pad af gaat dan ski je niet op zo’n manier dat je altijd voor de eerste boom tot stilstand kan komen,” legt onderzoeker Emilio Frazzoli uit. “Je skiet en je ziet een opening en dan vertrouw je erop dat je zodra je daar bent een andere opening ziet en door kunt gaan.” En net als de havik houden we er dan een intuïtieve snelheidslimiet op na.

Limiet
En dat is iets wat robots (want dat zijn onbemande luchtvaartuigen welbeschouwd) ook zouden moeten hebben. En het model dat de onderzoekers ontwikkeld hebben, kan daar hopelijk bij helpen. De onderzoekers ontdekten dat er voor elke dichtheid van obstakels een snelheidslimiet is. En als die snelheidslimiet wordt overtreden, volgt er gegarandeerd een botsing. Dat betekent dus dat onbemande luchtvaartuigen zich – hoe goed ze ook in staat zijn om obstakels te detecteren – altijd aan die snelheidslimiet zullen moeten houden. Want anders pakt het – ondanks al die kennis – fout uit. Haviken en mensen baseren hun snelheidslimiet op intuïtie. De uitdaging is nu om robots (die natuurlijk geen intuïtie hebben) iets soortgelijks te laten doen. Mensen die onbemande luchtvaartuigen ontwikkelen, moeten zich dan ook niet zozeer inzetten voor meer snelheid, maar eerder voor meer behendigheid.

Op dit moment wordt het model dat de onderzoekers ontwikkeld hebben nog getoetst. Door te kijken hoe echte vogels door een omgeving met obstakels vliegen, willen de onderzoekers zien of hun model een beetje standhoudt. Vooralsnog is dat wel het geval.