Výzkumníci z Fakulty elektrotechnické ČVUT, konkrétně ze skupiny multirobotických systémů (MRS) vedené profesorem Martinem Saskou, pracují na vývoji nové generace dronů určených pro ochranu kritické infrastruktury. Tyto stroje mají najít uplatnění například při monitoringu jaderných elektráren, vojenských objektů nebo klíčových průmyslových areálů.
„Cílem je vyvinout pokročilý létající robot s palubní umělou inteligencí, jehož komponenty a software pocházejí z tuzemských, popř. evropských firem a výzkumných pracovišť. A je tak zcela nezávislý na neevropských komponentech, které mohou skrývat potenciální hrozbu průmyslové a bezpečnostní špionáže,“ popsal prof. Saska s tím, že výzkum zabezpečených robotických systémů je založený na českém know-how. Podílí se na něm více než stovka výzkumníků a výzkumnic skupiny MRS a spin-offu ČVUT Fly4Future.
„Největší výzvou je zajištění absolutní bezpečnosti robotické platformy. Jakýkoliv komponent ve dronu, který snímá data u jakékoliv kritické infrastruktury, může být potenciální hrozbou a zneužitelný pro špionáž. Staly se případy, kdy se zdánlivě neškodné čipy v dronech připojovaly na síť a odesílaly posbíraná data i několik týdnů po jejich nasazení. Například v USA se u NDAA vyhovujících dronů nesmí použít byť jen jediná součástka pocházející ze států, které mají zájem dělat špionáž. Obdobně my vyvíjíme unikátní řešení, které budeme mít plně pod kontrolou na evropské úrovni,“ vysvětlil prof. Saska.
Vývoj už přinesl konkrétní výsledky. Vznikla odolná a modulární platforma, kterou lze snadno přizpůsobit konkrétním potřebám – od kamer přes senzory až po výpočetní jednotky. Klíčovou roli hraje také zabezpečená komunikace mezi stroji a integrace vlastního řídicího systému. Velkou výhodou je pak i schopnost spolupráce více dronů najednou. Právě vícerobotické systémy umožňují rychlé pokrytí rozsáhlých oblastí a efektivní řešení komplexních úloh. Testování probíhá mimo jiné v náročných podmínkách severočeských povrchových dolů, kde drony čelí prachu, členitému terénu i omezenému GPS signálu.
Vedle bezpečnostního projektu běží také vývoj autonomních droních rojů. Ty se inspirují chováním ptáků, kteří dokážou létat ve formacích s extrémní přesností, rychlostí a bez kolizí. Výzkumníci analyzují reálná data o pohybu hejn a převádějí je do algoritmů umělé inteligence. Nově se ukazuje, že ptáci nepracují pouze s aktuální pozicí sousedů, ale dokážou předvídat jejich budoucí pohyb. Právě tento princip se nyní daří implementovat i do dronů.
„Měli jsme hypotézu, že ptáci při letu v rojích využívají více informací než jen relativní pozici sousedů. V kolektivní robotice se přitom běžně používala právě jen pozice. My jsme teď díky zmíněnému studiu ptáků zjistili, že se ptáci snaží predikovat budoucí pohyb ostatních jedinců v hejnu. A díky tomu mohou letět blízko sebe a velmi dynamicky,“ zdůraznil prof. Saska. „Už se nám podařilo udělat i experiment, kde se dron také snaží odhadnout, co udělá jeho soused, a na základě toho učiní rychlejší akci, díky čemuž jsou pak drony schopny dynamického a velmi přesného letu ve formaci. Dosažené zlepšení v manévrovatelnosti činilo až 60 procent, což je neuvěřitelný pokrok, navíc prakticky během jednoho měsíce. Věřím, že i díky takto úzké spolupráci mezi biology, robotiky a dronaři můžeme brzy dosáhnout opravdu převratných výsledků v oblasti dynamických rojů a můžeme i pomoci pochopit děje v hejnech v přírodě,“ shrnul prof. Saska.
Ambicí týmu je vytvořit plně autonomní systémy, které budou schopné fungovat i bez GPS a bez přímého řízení člověkem. To je klíčové zejména v krizových scénářích, kde může dojít k výpadkům komunikace nebo rušení signálu.
