Chytré drony odhalí kůrovce i radiaci. Chovají se jako hejno ptáků

„Všechny drony, které vyvíjíme, jsou autonomní roboti bez operátora, je to opravdu umělá inteligence na palubě,“ popsal Martin Saska, vedoucí skupiny Multirobotických systémů z katedry kybernetiky na Fakultě elektrotechnické ČVUT.

„Je velmi náročné dosáhnout průmyslové spolehlivosti. Mozek člověka, pilota, je velmi složitý, my se ho snažíme nahradit. A snažíme se také, aby se drony chovaly lépe než ty pilotované člověkem, což je na tom to nejnáročnější,“ uvedl Saska.

Na jihu Čech, kde má ČVUT výukové středisko, s kolegy předvedl, co umí spolupracující roj čítající dvacet dronů. „Byla to formace, která dokázala optimálně, velmi rychle měnit svůj tvar a pozici v prostředí. Přeplánování bylo velmi rychlé, během jedné sekundy všech dvacet dronů dokázalo dosáhnout zadaného tvaru a garantovali jsme i bezkoliznost,“ řekl Novinkám.

„Ačkoli si během letu předávají drony minimum informací, jsou podobně jako hejno ptáků schopny zpracovávat vnější podněty a přizpůsobovat své chování změnám v okolním prostředí. Obdobně jako ptáci, i ony využívají přítomnost ostatních vzdušných robotů a sdílenou inteligenci roje v místech, kde senzorické vybavení jednoho nestačí,“ vysvětlovali výzkumníci.

A jejich použitelnost v praxi? „Tato technologie je využitelná v aplikacích, kde potřebujeme získat senzorickou informaci z více míst současně,“ uvádí příklad Saska, třeba při vyhledávání zdroje radiace.

„Osazujeme jednotlivé drony malým radiačním senzorem a ony dohromady tvoří velký senzor, který dokáže dokonce zjistit směr a přímo lokalizovat místo radiace, což konvenční technologie vůbec neumožňuje,“ uvedl vedoucí.

Skupina si dokáže poradit i s nenadálým výpadkem GPS při letu. „Testovali jsme výpadek i dalších lokalizačních senzorů jako například kamery, která se běžně používá v takovémto případě, a my jsme dokázali, že ty sousední drony dokážou vypomoct tomu, který je zrovna v nesnázích, a díky tomu překonají to problematické místo a nehavarují.“

Další problém, se kterým si jejich technologie už dokáže poradit, je tzv. nepřátelské převzetí.

Dochází k němu například ve válečných konfliktech. Dronu jsou nepřátelskou stranou dodány falešné GPS souřadnice, které ho odchýlí od původního zadání. Nepřítel může dron přinutit přistát nebo ho přesměrovat k útoku na jiné zařízení.

Podle vědců byly v posledních letech zaznamenány stovky případů „GPS spoofingu“, jak se převzetí pomocí falešných souřadnic odborně říká. „S rostoucím nasazením bezpilotních prostředků, zejména na bojištích na Ukrajině, roste význam adekvátní obrany proti nim,“ uvedli.

A nejen ve válce. „Pokud si představíme, že jsou drony v desítkách a stovkách nasazeny i ve městech – přenášejí balíčky, měří teplotu ovzduší nebo smog – tak v tu chvíli budeme muset drony zabezpečit, aby nedokázaly být zneužity pro teroristický útok nebo aby si s nimi nedokázal hrát hacker,“ dodal Saska.

„Dron je osazený palubní inteligencí a dokáže odhadnout, že se děje něco nekalého s jeho hlavním zdrojem, který používá pro lokalizaci, což je GPS. V tu chvíli se začne spoléhat více na své palubní senzory a GPS prakticky ignoruje. Díky tomu zabráníme převzetí,“ popsal zjednodušeně princip Martin Saska.

Odvětví, v němž jsou už dnes drony velkými pomocníky, je lesnictví. Lesníkům umělá inteligence zjednodušuje a zrychluje hledání stromů napadených kůrovcem. Tomuto vývoji se na ČVUT věnuje, ve spolupráci s komerčním sektorem, studentka Tereza Uhrová z Fakulty elektrotechnické.

„V první fázi dron proletí nad stromy a pozná, které jsou seschlé, respektive které nejsou úplně v pořádku,“ uvedla. Tento stroj vybavený multispektrální kamerou dokáže z výšky identifikovat i pro člověka neznatelné odlišnosti v barevném spektru. Přítomnost škodlivého brouka totiž vystavuje strom „stresu“, který se projevuje třeba v barvě jehličí už v počátečních fázích. Stávajícími metodami je ale často obtížné změny hned na začátku odhalit.

„Následně vypustíme menší dron, který letí pod korunami stromů a přesnou kamerou naskenuje každý kmen a kůru stromů, na kterých najde malinké dírky vytvořené kůrovcem. Když tyto dírky detekuje a potvrdí, že strom je nakažený, tak ho označkuje sprejem, přesně tak, jak by to udělal lesník,“ popsala Uhrová. Autonomní dron přitom dokáže lesem letět i bez GPS.

„Určitě to bude pro lesníky velké zlepšení. V současné době dírky na stromech podezřelých z nákazy hledají dalekohledem, ty dírky jsou často nad výškou člověka, takže je velmi složité prozkoumávat takto každý strom osobně. Když to za lidi udělá dron, bude to velké ušetření práce,“ věří.

A která úloha podle ní byla při vývoji algoritmu nejnáročnější? „Detekce velmi malých dírek v členité kůře, největší úskalí je asi osvětlení, největší problémy dělá přímé slunce,“ přiblížila Uhrová.