Robotický lovec dronů s umělou inteligencí

Tags: ČVUT | Drony | Eagle.One | FEL | MRS | Odchyt | Umělá inteligence

Schop­nost zne­škod­nit na­ru­ši­te­le vzduš­né­ho pro­sto­ru efek­tiv­ně a tím nej­bez­peč­něj­ším mož­ným způ­so­bem je nej­vět­ší před­nos­tí ro­bo­tic­ké­ho sys­té­mu Eagle.One. Zbru­su no­vé­ho „lovce dronů“ při le­to­vých ukáz­kách na Cí­sař­ském os­t­ro­vě v Praze před­sta­vi­la Fa­kul­ta elek­tro­tech­nic­ká ČVUT, která na jeho vý­vo­ji spo­lu­pra­cu­je se spo­leč­nos­tí Eagle.​One a Fly­4­Fu­tu­re, ofi­ci­ál­ním spi­nou­tem ČVUT.

Le­tiš­tě, elek­trár­ny, věz­ni­ce, si­lo­vé slož­ky, ale i ochra­na dů­le­ži­tých osob – všude tam v blíz­ké bu­douc­nos­ti najde uplat­ně­ní ro­bo­tic­ký „lovec“ Eagle.​one. Na­ru­ši­te­le vzduš­né­ho pro­sto­ru v blíz­kos­ti ob­jek­tů kri­tic­ké in­frastruk­tu­ry či tzv. měk­kých cílů lapá ve vzdu­chu do sítě, která se před zá­sa­hem vy­su­ne z pod­vě­su. Od po­dob­ných pro­duk­tů na trhu se český robot od­li­šu­je tím, že do­ká­že chy­tat i rych­le le­tí­cí cíle po­hy­bu­jí­cí se po ob­tíž­ně pre­di­ko­va­tel­ných tra­jek­to­ri­ích.

Robot do­sa­hu­je rych­los­ti až 100 km v ho­di­ně a během letu se do­stá­vá na sa­mot­né hra­ni­ce sou­čas­né ro­bo­ti­ky. Vý­znam­ně bylo vy­lep­še­no jeho sen­zo­ric­ké vní­má­ní pro­sto­ru po­mo­cí li­da­ru a kamer a také za­pra­co­vat na jeho schop­nos­ti ak­ce­le­ra­ce. Vý­sled­kem je velmi silný stroj, kte­ré­mu ne­u­nik­nou ani drony schop­né velmi rych­le měnit tra­jek­to­rii letu.

Chytit narušitele do sítě pomáhá AI

Právě mož­nost­mi od­chy­tu rych­le le­tí­cích cílů Eagle.​one vý­raz­ně pře­sa­hu­je do­stup­ná kon­ku­renč­ní ře­še­ní. K tomu, aby ro­bo­tic­ký „lovec“ do­ká­zal vy­stih­nout pohyb na­ru­ši­te­le vzduš­né­ho pro­sto­ru, vy­u­ži­li vý­zkum­ní­ci z FEL ČVUT metod umělé in­te­li­gen­ce. Díky pa­lub­ní umělé in­te­li­gen­ci je scho­pen pra­co­vat zcela sa­mo­stat­ně a bez ja­ké­ho­ko­liv zá­sa­hu člo­vě­ka na­plá­no­vat op­ti­mál­ní tra­jek­to­rii k od­chy­ce­ní ne­přá­tel­ské­ho dronu.

Ří­di­cí sys­tém Eagle.​One je vy­ví­jen na ka­tedře ky­ber­ne­ti­ky FEL ČVUT. Vy­u­ží­vá se při tom metod stro­jo­vé­ho učení, které vy­hod­no­cu­jí data na zá­kla­dě si­mu­la­ce ti­sí­ců hodin re­ál­né­ho letu. Nej­pr­ve byly ana­ly­zo­vá­ny sou­čas­né nej­po­kro­či­lej­ší me­to­dy pro za­chy­ce­ní ne­ko­o­pe­ru­jí­cích dronů. Všech­ny klí­čo­vé aspek­ty byly ná­sled­ně za­hr­nu­ty do plá­no­vá­ní, které bylo dále op­ti­ma­li­zo­vá­no tak, aby umož­ni­lo co nej­rych­lej­ší od­chyt na stov­kách růz­ných typů na­ru­ši­te­lů. Vedle op­ti­mál­ní­ho ří­ze­ní dronu a stra­te­gic­ké­ho plá­no­vá­ní sa­mot­né­ho zá­sa­hu je umělá in­te­li­gen­ce vy­u­ží­vá­na k roz­po­zná­ní le­tí­cí­ho ob­jek­tu a na vy­hod­no­ce­ní jeho ne­bez­peč­nos­ti.

Vý­zkum­ní­ci z MRS na Fa­kul­tě elek­tro­tech­nic­ké pra­cu­jí také na ko­or­di­na­ci ně­ko­li­ka ro­bo­tů, kteří by vzá­jem­ně spo­lu­pra­co­va­li při od­chy­tu více cílů. Díky umělé in­te­li­gen­ci by tak mohli ve sku­pi­ně po­stu­po­vat ob­dob­ně, jako když smeč­ka šelem za­ú­to­čí na svou ko­řist.

Jak vypadá odchyt nepřátelského dronu?

Os­mi­vr­tu­lo­vý robot Eagle.​One o hmot­nos­ti 15 kg do­ká­že být stan­dard­ně 365 dní v roce v po­ho­to­vost­ním re­ži­mu v chrá­ně­ném mo­bil­ním han­gá­ru, který mu za­jiš­ťu­je vhod­né pod­mín­ky – od tep­lo­ty až po do­bí­je­ní ba­te­rií. Sou­čás­tí sys­té­mu je lo­ka­li­zač­ní jed­not­ka slo­že­ná z 3D li­da­rů (lidar je me­to­da roz­po­zná­vá­ní okolí na zá­kla­dě od­ra­zu pulz­ní­ho svě­tel­né­ho pa­prsku). Ta chrá­ní pe­ri­me­tr stře­že­né­ho ob­jek­tu a pokud za­zna­me­ná po­de­zře­lý le­tí­cí ob­jekt, zá­sa­ho­vý dron se au­to­ma­tic­ky ak­ti­vu­je a během ně­ko­li­ka vte­řin je ve vzdu­chu při­pra­ven k zá­sa­hu.

Opro­ti před­cho­zí verzi Eagle.​One, pro jehož tes­to­vá­ní po­sky­to­va­la pro­stor Vězeňská služ­ba České re­pub­li­ky, no­věj­ší robot umožňuje zvý­šit počet od­chy­tů ne­přá­tel­ských dronů. Před­cho­zí hard­ware umožňoval pouze jeden pokus, nově jich má ne­o­me­ze­ný počet. Robot je spo­leh­li­věj­ší a je scho­pen lovit drony o ma­xi­mál­ní hmot­nos­ti 5 kg (v pří­pa­dě po­ma­lu le­tí­cích dronů až 20 kg), a to ve výšce až ně­ko­li­ka ki­lo­me­t­rů nad zemí. Ma­xi­mál­ní doba letu je 40 minut.

Pod­stat­nou vý­ho­dou sys­té­mu Eagle.​One je, že zne­škod­ně­ní ne­přá­tel­ské­ho dronu pro­bí­há nej­bez­peč­něj­ším mož­ným způ­so­bem. V pří­pa­dě, že nese vý­buš­ni­ny nebo jiné ne­bez­peč­né látky, mohlo by při sestře­le­ní pal­nou zbra­ní či elek­tro­mag­ne­tic­kým dělem dojít ke ka­ta­stro­fě. Eagle.​One s od­chy­ce­ným dro­nem v síti opa­tr­ně při­sta­ne na bez­peč­ném místě, jež do­pře­du určí py­ro­tech­ni­ci.

Cí­lo­vá sku­pi­na pro vy­u­ži­tí Eagle.​One je po­měr­ně ši­ro­ká, pro­to­že míst, kde drony nejsou žá­dou­cí, je celá řada. Nej­čas­tě­ji je zájem ze stra­ny le­tišť, u kte­rých pří­tom­nost ne­au­to­ri­zo­va­né­ho dronu způ­so­bu­je zá­sad­ní ohro­že­ní pro le­to­vý pro­voz. Zájem pro­je­vu­jí také věz­ni­ce a hra­nič­ní pře­cho­dy, kde jsou drony často po­u­ží­vá­ny pro pa­šo­vá­ní za­ká­za­ných látek, před­mě­tů a zbra­ní. Je po­tře­ba zmí­nit také pro­vo­zo­va­te­le kri­tic­ké in­frastruk­tu­ry a to­vá­ren, ve kte­rých i malý dron ne­sou­cí tr­ha­vi­nu může způ­so­bit ob­rov­ské škody. Sa­mo­stat­nou ka­pi­to­lou jsou pak obran­né slož­ky.

Zá­jem­ci o toto uni­kát­ní ře­še­ní jsou nicmé­ně z ce­lé­ho světa a zájem je na­to­lik ve­li­ký, že ny­něj­ší ob­jed­náv­ky do­ká­že firma uspo­ko­jit až v prů­bě­hu příští­ho roku. Další vývoj Eagle.​One včet­ně fi­nan­co­vá­ní roz­ší­ře­ní spo­leč­nos­ti bylo před­mě­tem jed­ná­ní doc. Mar­tina Sasky, ve­dou­cí­ho Sku­pi­ny multi­ro­bo­tic­kých sys­té­mů (MRS), při jeho ne­dáv­né cestě do Spo­je­ných států ame­ric­kých.