Unikátní drony českých vědců létají podobně jako hejno ptáků. Kůrovce najdou dřív než lesník
Fungují podobně jako hejno ptáků, jsou inteligentní, dokáží poznat přítomnost kůrovce a ubrání se rušičce signálu. Řeč je o světově unikátních autonomně spolupracujících dronech vyvinutých výzkumníky FEL ČVUT.
Kristýna Čermáková
26. 4. 2023
O využití dronů ve službách lidí se diskutuje dlouho, od ambiciózních plánů velkých řetězců na donášení balíků i jídla až po válečné a obrané účely. Přesto, že nyní ve spojitosti s válkou na Ukrajině vnímáme jejich schopnosti možná výrazněji než dříve, pro běžný život jsou zatím drony užitečné hlavně na zábavu či natáčení. To se ale možná brzy změní.
Vývojářský tým z Fakulty elektrotechnické Českého vysokého učení technického (FEL ČVUT) představil v úterý inovativní autonomní droní roje, dron schopný detekovat kůrovce i obranu před případným zneškodněním stroje cizí rušičkou.
Autonomní roj dronů je skupina strojů, která mezi sebou spolupracuje, komunikuje a společně plní zadání člověka. Na rozdíl od rojů, které se využívají například na předvádění různých obrazců a často slouží jako tichá náhražka ohňostrojů, je autonomní inteligentní systém od vývojářů z ČVUT schopný okamžitě reagovat na případné změny povelů.
„Když my našim dronů zadáme jakýkoliv nový tvar, tak jim změnit formaci trvá jednu vteřinu. Zatímco show drony nejsou schopný reagovat bez předem daných plánů nad kterými jejich programátoři sedí občas i týdny,“ vysvětluje Martin Saska, vedoucí skupiny Multirobotických systémů FEL ČVUT.
Roj je naprogramován tak, aby komunikoval podobně jako hejno ptáků. Na rozdíl od většiny dosavadních pokusů tak o sobě stroje ví a navzájem komunikují. Když jeden vypadne, či kvůli ztrátě signálu změní pozici, ostatní o něm vědí, aniž by je navedl či informoval pilot.
„Když je nějaký z nich prostorově z ničeho nic slepý, například mu vypadne GPS a senzory má oslepené silným sluncem, měl by spadnout. Ale on se místo toho opře o své kamarády ve formaci a slepé místo dokáže přeletět zpět na signál,“ vysvětluje Saska.
To poskytuje výhody i při záměrné snaze rušení signálu. Například při vojenských operacích hrozí, že by mohl být dron ukraden nepřátelskými programátory, případně by jeho signál mohl být přerušen a stroj by se zřítil.
Takzvaný spoofing, jak se inteligentní forma rušení či kradení dronu nazývá, je v posledních měsících často zaznamenáván například na Ukrajině. I proto je nyní cílem vývojářů vytvořit takový stroj, který rušičkám dokáže odolat.
Kalkulačka solární elektrárny: vyplatí se vám?
Soustava rojů dokáže identifikovat, když se jeden z nich začne chovat jinak a řídit se podle cizích souřadnic. V ten moment to vyhodnotí jako útok a autonomnost dronu vypne. Od té chvíle bude napadený dron ignorovat veškeré signálem dodané údaje GPS a začne spolupracovat pouze podle palubní umělé inteligence.
Dron vyhledá kůrovce dříve, než se brouk stihne rozmnožit
Využití takto schopný roj najde například při vyhledávání ztracených osob. Dokáže utvořit rojnici, prolétávat lesem a vyhýbat se stromům. V případě překážky se roj rozletí do stran a následně se dá opět dohromady. Vědci nyní zkoumají i využití dronů při preventivní ochraně před kůrovcem.
„Nejdříve dron udělá sken lesa seshora, vytipuje si napadené stromy, a v tom konkrétním místě posléze zkoumá každý strom zvlášť, trvá mu to kolem pěti minut. Musí totiž přes svou kameru hledat maličkaté dírky, které kůrovec dělá,“ říká Saska. Dron strom oblétává, krouží kolem, přibližuje se a oddaluje.
Největší z předváděných dronů má na svém „hřbetě“ nádrž s barvou, a když podle příznaků a záběrů z kamer rozpozná, že je strom napadený, postříká ho barvou. Následně ho lesníci podle barvy rozpoznají a pokácejí. Lidé totiž poznají strom napadený kůrovcem až v momentě, kdy už je na záchranu lesa často pozdě.
„Dron najde stopy po pobytu kůrovcem i ve velké výšce a díky detailní kameře lépe než člověk. Označí tak nemocný strom ještě dříve, než se v něm kůrovec stihl usadit a zplodit novou generaci. Pokácením stromu pak zabráníme, aby se nová generace brouka narodila a obsadila celý les,“ vysvětlovala autorka myšlenky a studentka kybernetiky a robotiky Tereza Uhrová.
Že je strom nejspíše napadený, poznají drony už z výšky díky citlivé kameře, která vnímá širší barevné spektrum a identifikuje tak jinak zelené jehličí, než by mělo být.
Jak široké využití nová technologie přinese, ukáže pokračující výzkum. O podobný princip autonomní technologie se výzkumníci zajímají přes deset let a nyní začínají dosahovat vytoužených úspěchů v praxi. Jejich roj získal například první místo v mezinárodní soutěži v Abu Zabí právě díky schopnosti letět i bez signálu GPS.
Text a foto: Kristýna Čermáková