Beszélgető drónrajok, összehangolt repülés

Az ELTE kutatói a nagy egyedszámú drónrajok önszerveződő repüléséről jelentettek meg címlapfotós közleményt a Science Robotics júliusi számában. A vizsgálatok során biológiai motivációjú algoritmusokat és az evolúció elvét használták az új csoportos drónvezérlés megalkotásához.

A világban mára több millió drón repked az égen, és szinte mindegyikhez tartozik egy pilóta is a földön. Az ELTE kutatói most olyan drónokat fejlesztettek, amik nagyméretű rajokba csapódva végre megszabadulhattak földi irányításuktól: a drónok egymással beszélgetve repülnek közös céljuk felé, csoportosan kerülve el az akadályokat, akárcsak a madarak.

Az ELTE Biológiai Fizika Tanszék és az MTA-ELTE Biológiai és Statisztikus Fizikai Kutatócsoport drónrajos kutatási eredményei 2014-ben járták be a világot először. A Vicsek Tamás által vezetett kutatócsapat készítette a világ első tíz egyedből álló kültéri önszerveződő kvadrokopter flottáját. A csapat most a Vrije Universiteit Amsterdam magyar származású professzorával, Ágoston E. Eibennel egészült ki, aki a drónok megújult vezérlő algoritmusát evolúciós stratégiákkal optimalizálta. Az eredmény magáért beszél: a kutatóknak terepen harminc, valósághű szimulációban akár ezer nagy sebességű drón szoros együttműködését sikerült ütközésmentesen megvalósítaniuk akadályokkal terhelt környezetben.

A vezérlést biztosító algoritmus az élőlények csoportos mozgását leíró modellek alap összetevőit egészíti ki drónspecifikus mozgásjellemzőkkel és bizonyos fokú intelligens útvonaltervezéssel. A bonyolult vezérlő algoritmus számos paraméterét az ELTE szuperszámítógépein futtatott evolúciós algoritmus segítségével optimalizálták az adott feladathoz.

„Amikor az ember a legnagyobb klasszikusok trillázó dallamait hallgatja, jégtáncosok szédítően pontos pörgését nézi vagy éppen többezres seregély rajok összehangolt repülését figyeli, akkor a harmónia és a könnyed tökéletesség jut róla eszébe. Pedig ezek mind összetett, bonyolult rendszerek, amik csakis a végletekig történő csiszolás, gyakorlás, azaz optimalizáció során válnak csak nagyszerűvé. A könnyedség és a bonyolultság ilyen módon összefüggő egysége jellemzi a komplex rendszereket, ahol az optimalizáció szükségszerű része a működésnek.” – mondja Vásárhelyi Gábor, az ELTE Biológiai Fizika Tanszékén működő robotikai labor vezetője.

A robotikai rendszerek intelligenciája világszerte szédületes ütemben fejlődik, ezt a jelenlegi kutatás a csoportos intelligencia szintjére emeli. Ha az önvezető autók mintájára az önvezető drónok is térhódításnak indulhatnak, a pilóta nélküli, csoportos feladatmegoldásának számos érdekes és hasznos alkalmazása nyílhat meg például a precíziós mezőgazdaság, természetvédelem, katasztrófavédelem, vagyonvédelem vagy akár a csomag- és utasszállítás területén is.

A projekt honlapja: http://hal.elte.hu/drones/

Videó absztrakt: https://youtu.be/E4XpyG4eMKE

Fotók:

A drónok szinkronizált csoportos mozgásáról készült hosszú expozíciós fotókat Bézsenyi Zsolt készítette: https://biolfiz1.elte.hu/~vasarhelyi/science_robotics_photos/