Drone mini seukuran serangga kini bisa menemukan jalan pulang dengan memori yang sangat kecil, tanpa bergantung pada GPS. Pendekatan ini datang dari Bee-Nav, sistem navigasi yang meniru cara lebah madu kembali ke sarang dan telah dipaparkan dalam jurnal Nature.
Yang membuatnya menarik adalah ukuran komputasinya yang amat ringkas. Bee-Nav berjalan di atas Raspberry Pi 4 dan memakai jaringan saraf mini dengan memori hanya 3,4 hingga 42,3 kilobyte, jauh lebih kecil daripada sistem pemetaan konvensional yang biasanya membutuhkan sumber daya ribuan kali lebih besar.
Meniru cara lebah menghafal jalan
Ide Bee-Nav berangkat dari perilaku lebah madu saat mencari jalan pulang. Menurut Guido de Croon dari Delft University of Technology di Belanda, lebah lebih dulu melakukan penerbangan belajar singkat untuk mengenali landmark di sekitar sarang.
Setelah itu, lebah tetap menjaga arah dan kecepatan geraknya melalui proses yang disebut path integration. Karena proses ini bisa menumpuk kesalahan kecil dari waktu ke waktu, lebah lalu memakai landmark yang sudah dihafal untuk mengoreksi jalur kembali ke sarang.
Bee-Nav menyalin pola tersebut ke drone kecil. Wahana ini terbang di sekitar titik awal sambil merekam pemandangan lewat kamera omnidireksional berukuran sangat kecil, lalu mempelajarinya untuk mengenali rute pulang.
Dari gambar menjadi arah pulang
Selama fase belajar, drone melatih jaringan saraf mini di dalam perangkatnya. Hasilnya adalah home vectors, yaitu semacam penunjuk arah tak terlihat yang mengarah ke titik lepas landas.
Dari proses itu juga terbentuk area aman yang disebut Learned Homing Area. Saat drone sudah terlatih, ia bisa diterbangkan lebih jauh, lalu mulai kembali dengan bantuan path integration berdasarkan arah dan kecepatan yang terukur.
Begitu drone masuk kembali ke area aman di sekitar titik awal, sistem visual berbasis jaringan saraf mengambil alih. Drone kemudian mengikuti petunjuk visual itu sampai benar-benar kembali ke rumah.
Uji luar ruangan dan jarak terbang
Tim peneliti juga menguji sistem ini di luar ruangan. Dalam pengujian tersebut, drone berhasil pulang dari jarak maksimum 600 meter atau 1.970 kaki meski harus menghadapi angin dan silau matahari yang bisa mengganggu kamera.
Sarah Bergbreiter, insinyur mekanik di Carnegie Mellon University yang tidak terlibat dalam studi ini, menilai kebutuhan komputasinya sangat menarik. Ia menyebut pendekatan itu berpotensi membuat drone skala kecil untuk penggunaan luar ruangan menjadi lebih masuk akal.
De Croon juga menilai Bee-Nav sudah membuka jalan untuk drone otonom luar ruangan yang lebih kecil dan lebih hemat daya. Ia menyebut teknologi ini berpotensi dipasang pada drone seberat 50 gram, bahkan 30 gram.
Masih ada tantangan sebelum benar-benar setara lebah
Meski hasil awalnya menjanjikan, Bee-Nav belum selesai sepenuhnya. Salah satu tantangan berikutnya adalah membuat drone mampu bernavigasi di antara beberapa lokasi yang sudah diingat, termasuk saat titik awal tidak memiliki landmark.
Sean Humbert dari University of Colorado Boulder menambahkan bahwa platform seperti Bee-Nav tetap memerlukan penghindaran rintangan lokal dan kemampuan perencanaan ketika lingkungan terlalu padat atau berubah-ubah. Tanpa kemampuan itu, navigasi bisa terganggu saat drone memasuki area yang kompleks.
Tim peneliti memandang Bee-Nav sebagai fondasi bagi robot terbang yang jauh lebih mungil. Namun untuk benar-benar mendekati ukuran lebah, masih ada pekerjaan besar lain, termasuk miniaturisasi baterai.
