Az ELTE együtt mozgó drónraja
A világon először kollektív mozgásra képes robotrepülőgép-rajt építettek az ELTE biológiai fizikai tanszékének kutatói – Vicsek Tamás egyetemi tanár kutatócsoportjának úttörő eredményeiről a Nature honlapján számoltak be. A tíz robotrepülő központi irányítás nélkül, egymást –gyakran egy vezetőt – követve repült Budapest külterülete felett. A drónok négy forgólapáttal repülnek, GPS-jeleket használnak, rádiójelekkel kommunikálnak, saját repülési terveiket pedig előre kiszámítják. A drónrajt kifejlesztő magyar kutatók a világon először használták a kollektív mozgás biológiai szabályszerűségeit annak érdekében, hogy természetes körülmények között repülő, dinamikus gépi rajt hozzanak létre.
„Az első, autonóm mozgásra képes drónrajt 2011-benDario Floreano svájci laborjában építették. Azok a gépek azonban csak meghatározott sebességgel repültek, az összeütközések elkerülése miatt különböző magasságban. A csapat tagjai még nem hatottak egymásra” – tájékoztatta a sajtót Vicsek Tamás professzor, a kutatás vezetője. Az ELTE-s kutatók által kifejlesztett repülőgépek ennél jóval többet tudnak: a forgó és az egyenes mozgáson túl arra is képesek, hogy egy előttük tornyosuló fal résein sorban repüljenek át. A Nature-ben publikáló magyar csoport tagja, Vásárhelyi Gábor lapunknak elmondta: az objektumelkerülést egyelőre csak úgy tudták megoldani, hogy GPS-koordinátákkal adták meg az objektumok helyét. Tehát a drónok tudják, hogy hol van az objektum, de annak elkerülése önállóan történik, saját érzékelőkkel, a csoport többi egyedéhez alkalmazkodva.
A kutatócsoportot egy 1986-os számítógépes program, a Craig Reynolds által írt Boids inspirálta: repülő tárgyak egymáshoz viszonyított vonzásának, taszításának és igazodásának programozása jól működött a játékban, de a kutatók valódi drónok építésekor számos problémával találkoztak. „A legnagyobb akadályt a GPS-jelek zajossága és a késleltetés jelentette. A repülőknek időre van szükségük pozíciójuk pontos megadásához, így gyakran túl közel kerültek egymáshoz” – magyarázta Vicsek Tamás. A csoport ezért a reakcióidő minimalizálásával és egy sor további technológiai megoldással valósította meg azokat a fejlesztési lépéseket, amelyek végül az átütő eredményhez vezettek. A kutatók egy szeptemberi chicagói konferencián mutatják be eredményeiket a szakmai közönségnek, távlati céljaik között pedig szerepel, hogy a drónok „lássák” egymást. Logikus a kérdés, hogy a kézenfekvő esetleges hadászati felhasználáson túl milyen más módon hasznosítható ez az eredmény. Vásárhelyi Gábor tudományos munkatárs szerint ők elsősorban a békés felhasználást célozták meg, és másokat is erre szeretnének ösztönözni. Kapcsolatban állnak például magyar nemzeti parkokkal, ahol állatok megfigyelésére, az erdőállomány felmérésére használhatják eredményüket. A globális klímaváltozás időszakában nagy szükség van olcsó légi felvételekre, légi monitorozásra, amivel a természetben lezajló változásokat, tendenciákat meg lehet figyelni. Drónokkal olyan területek is elérhetők, ahova ember által vezetett géppel veszélyes, drága vagy lehetetlen lenne bemenni. Drónokkal apróbb csomagok is szállíthatók, kamera, hőkamera, pizza, karácsonyi ajándék.
Felvetődik, hogy miként érték azt el, hogy az egyes drónoknak küldött jelek mindig a megfelelő helyre érkeztek? Vásárhelyi Gábortól tudjuk, hogy a kutatók olyan kommunikációs módszert alkalmaztak, ahol nincs fix kapcsolat két egyed között, mindenki sugározza a saját adatait, és ezzel egy időben érzékeli azokat az adatokat, amelyek közelről érkeznek. A kommunikáció így lokális, csakúgy, mint a madaraknál. Ugyanakkor ezek a lokális szabályok globális rendet, struktúrát tudnak létrehozni. Ez az autonóm, decentralizált rendszer lényege. A decentralizáltságnak köszönhetően a rendszer nem érzékeny az egyes egyedek állapotára. Ha egy egyed (drón) kiesik a rajból vagy újabbak szállnak fel, mindenki alkalmazkodik automatikusan az új helyzethez.
Vicsek Tamás és munkatársai gyakorta publikálnak a Nature hasábjain – négy éve címlapsztorit ért egy rendkívül izgalmas, úttörő eredményeket felmutató tanulmány élőlények (ez esetben postagalambok) csoportos viselkedéséről. Akkor a magyar kutatók a modern technikát, a helymeghatározó GPS-t is hasznosították a megfigyeléseikhez, és az így gyűjtött adatokból jutottak új következtetésekre. Vicsek Tamás kutatócsoportjának munkáját az Európai Kutatási Tanács (European Research Council) támogatja öt éven át összesen 1,3 millió euróval. Az ERC nemrégiben megjelent, a tizenöt legizgalmasabb kutatást bemutató anyagában – egyedüli magyarként – szerepeltette a projektet. A kutatás eredményei azt sejtetik, hogy az összehangolt robotcsapatok sokkal hamarabb megjelenhetnek, mint arra a kutatók számítottak.
