通过结合机器人、自动化和人工智能(AI),马里兰工程学院的研究人员和学生正在构建能够拯救生命、保护财产和环境的解决方案。
其中一个系统是RoboScout,这是马里兰大学参加由国防高级研究计划局(DARPA)举办的比赛的参赛作品。该系统能够在灾难或暴力事件现场快速调查和评估伤情。RoboScout设计收集的信息可以帮助急救人员优先处理医疗护理,这一过程称为分类。尽管该项目仍处于早期阶段,但它是一个创新的步骤,旨在开发自主系统,以帮助尽可能多的人在这些事件中幸存下来。
了解RoboScout的工作原理。
协助急救人员只是自主技术潜在好处的一个例子。UMD的工程师们正在构建解决各种挑战的系统,同时也在为当前和未来的工人准备这场创新革命。
监测野火
野火可能在偏远地区爆发,但它们往往会对家园和社区造成破坏。仅2025年1月,加利福尼亚州的野火就烧毁了超过57,000英亩的土地,导致29人死亡,并摧毁了超过16,000座房屋和其他建筑物。马里兰大学的工程师们正在设计基于无人机的系统,用于自主评估甚至从空中扑灭这些火灾。
两个团队正在分别开展相关目标的项目。第一个团队的目标是开发消防部门可以飞越火灾现场的无人机,以实时收集有关火灾的信息,从而做出更明智的决策。机器的AI将具备自主沿火灾区域导航的能力。
在此过程中,它会利用可见光和红外相机拍摄图像,以识别下方的燃烧区域。这些数据将被传输到地面,供消防员使用,以便找到火灾位置或调整灭火策略。
第二个团队名为Crossfire,正在参与XPRIZE Wildfire竞赛,该竞赛要求参与者开发能够在1,000平方公里区域内检测早期野火并将其扑灭的自主技术(所有操作必须在10分钟内完成)。为了扑灭已识别的火灾,该团队正在试验一种成熟的灭火剂:水。
这项任务可能会由不同的无人机或多个无人机执行,它们会释放一个装有水的容器,该容器会在预定高度破裂,洒水灭火。
最终,领导第一个野火项目并参与Crossfire项目的助理教授费尔南多·拉凡-蒙托亚设想,这些系统将为地面决策提供信息,例如何时下令疏散。基于无人机的灭火技术未来有一天可能会保护社区免受逼近的野火侵袭,他说。
由于气候变化创造了更有利于火灾发生的条件,以及在野外地区建设的增加,这个问题将继续增长。“我们认为自主技术将带来急需的解决方案的一部分,”拉凡-蒙托亚说。
紧急医疗配送
马里兰州的史密斯岛没有药店,因此大约200名岛民中的任何一个人都必须乘船穿越切萨皮克湾前往大陆才能取药。但由于渡轮可能每天只运行一次,或者在恶劣天气下运行频率更低,选择非常有限。
这些物流问题对患有慢性疾病(如糖尿病、心脏病等)的居民来说尤其麻烦,因为他们需要定期服药。此外,有时会出现紧急情况,有人需要在短时间内拿到处方药。
“有时候,24小时就能产生很大的影响,”位于马里兰州南部的UMD无人系统研究与运营中心主任约翰·斯劳特说。
斯劳特领导的团队与包括马里兰州政府在内的合作伙伴合作,正在开发一种解决方案:使用无人机向岛上运送药物,甚至可能带回样本(如血液试管)进行测试。通过这种自主系统,他们旨在帮助改善岛民的健康状况,特别是那些有持续医疗需求且难以出行的最脆弱人群。
该团队尚未确定使用哪种无人机型号,但由于飞行距离较长,他们计划使用一种能像直升机一样起降但在地点之间飞行时像飞机一样高效的节能机器。一旦选定无人机,他们打算对其进行改装,以处理不超过五磅(0.45公斤)的有效载荷,其中包括用于导航的摄像头。
斯劳特表示,他们打算给无人机的AI赋予所谓的“有条件自主性”。“它将能够自行到达交付地点,而飞行员则‘随行’监控其进展并在出现问题时介入。”
更高效、更可持续的牡蛎养殖
当撒播幼蚝以种植新作物时,切萨皮克湾的牡蛎养殖户无法确切知道海底是否提供了适合双壳类动物生长的条件。同样,在拖网捕捞收获作物时,农民对最佳收获成熟牡蛎的位置知之甚少,这会导致对下方生态系统的不必要的附带损害。
机械工程教授于淼领导的一个团队打算更新这些长期存在的策略,使养殖更加高效和高产,同时减少破坏。“我们希望将目前的随机方法转变为精确种植和收获的方法,”她说。
于淼正在领导一个项目,旨在使贝类养殖更智能、更可持续。作为其中的一部分,她和她的同事正在开发机器人和AI技术,这些技术将自主调查类似海湾中的贝类养殖场的海床。
一个配备摄像头的潜水机器人将在水下收集详细图像,同时与水面的船只或机器人连接。这个第二台机器人将配备声纳设备,发出声波脉冲以创建更大视野的声学图像。
基于这些信息,AI算法将创建农场的地图并评估作物,包括例如某个位置的牡蛎密度。另一个AI模型将生成建议,包括GPS坐标,供农民在收获时遵循的路径。
最终,该团队旨在帮助农民至少提高10%的牡蛎产量。这种更具战略性的方法还可以带来其他好处,包括保护海床和减少燃料消耗。增加牡蛎产量还可以提供一种比其他蛋白质来源(尤其是牛肉)温室气体排放更低的蛋白质来源。
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