Навигационная система для роботов без GPS

Исследователи из Пекинского технологического института разработали навигационную систему, которая позволяет роботам перемещаться по разрушенным зданиям, заброшенным шахтам и густым лесам без использования GPS, черпая вдохновение в том, как насекомые, птицы и грызуны находят свой путь в естественной среде.

Прорывная платформа, подробно описанная в статье, опубликованной на сервере препринтов SSRN и готовящейся к выходу в Cell Press, объединяет три перекрывающиеся навигационные стратегии, вдохновленные различными видами животных. По словам ведущего автора Шейкдера Чандана, система устраняет критический пробел в робототехнической навигации, интегрируя множественные биологические стратегии в единую нейроморфную платформу.

Три системы, вдохновленные животными, работают согласованно

Система включает в себя инспирированный насекомыми интегратор пути, построенный на спайковых нейронных сетях, который функционирует как внутренний счётчик шагов, отслеживая положение робота в пространстве. Компонент мультисенсорного слияния, инспирированный птицами, использует байесовский фильтр для объединения данных от квантового магнитометра, поляризационного компаса и камеры — имитируя то, как мигрирующие птицы ориентируются, используя магнитное поле Земли и поляризованный свет. Третий компонент, инспирированный когнитивными способностями грызунов, создаёт карты пространственной памяти, которые обновляются только при обнаружении ориентиров, отражая энергетическую эффективность гиппокампа крысы.[1][2]

«Хотя многие исследования успешно изолировали и внедрили навигационные стратегии отдельных животных, этот редукционистский подход упускает фундаментальный биологический принцип, известный как "вырожденность"», — сказал Чандан изданию Tech Xplore. «В природе надёжная навигация возникает из иерархической интеграции множественных, неидентичных, но функционально пересекающихся стратегий».[1]

Исследователи протестировали платформу на 23 различных роботизированных платформах в заброшенных шахтах и густых лесах. Система продемонстрировала снижение позиционного дрейфа на 41% по сравнению с обычными SLAM-системами, до 60% более высокую энергоэффективность и на 83% более быстрое восстановление после отказа сенсоров. Когда основная камера была отключена во время тестирования, система восстановила точное позиционирование чуть более чем за три секунды, полагаясь на другие датчики.[2][3][4][5][1]

Технология может оказаться ценной для операций по ликвидации последствий стихийных бедствий в разрушенных сооружениях, планетарных исследовательских роверов и глубоководных миссий, где сигналы GPS недоступны. Исследовательская группа планирует интегрировать возможности непрерывного обучения с использованием мемристивных синапсов и масштабировать систему для сред диапазоном в несколько километров.[2][1]

Источник и контекст 

[1] Nature-inspired navigation system helps robots traverse complex environments without GPS https://techxplore.com/news/2025-11-nature-robots-traverse-complex-environments.html

[2] Robots get new 'brain' inspired by birds, ants to navigate without GPS https://interestingengineering.com/innovation/robots-get-brain-to-navigate-without-gps

[3] A Neuromorphic Framework for Bio-Inspired Navigation in ... - SSRN https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=5674916

[4] Nature-Inspired Robots Navigate Unseen Paths Without GPS https://www.innolabs.ro/ai-lens/2025-11-14-nature-inspired-robots-navigate-unseen-paths-without-gps-a-breakthrough

[5] Marine-Inspired Multimodal Sensor Fusion and Neuromorphic ... https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12608416/