Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Atraktivní projekty: FEL ČVUT v Praze s USA proti teroru
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Atraktivní projekty: FEL ČVUT v Praze s USA proti teroru

Velkými výzvami současnosti jsou jednak řízení a koordinování bezpilotních letadel a jednak ochrana lodí před piráty a teroristy. Těmito tématy se kromě jiných zabývají také vědečtí pracovníci, pedagogové a studenti na Elektrotechnické fakultě ČVUT v Praze.

„Na katedře počítačů se věnujeme systémům, které mají vysokou míru nezávislosti a spolupráce,“ řekl nám Dr. Jiří Vokřínek, vědecký pracovník katedry počítačů a inženýrství Elektrotechnické fakulty ČVUT v Praze. „V našem centru navrhujeme systémy a algoritmy pro spolupráci nezávislých jednotek, kterým říkáme agenti. Agent znamená samostatný prvek nebo zástupce člověka. Odtud oficiální název Agent Technology Center (ATG).“

 
Mezi nejznámější americká bezpilotní letadla patří Global Hawk.



Jedno ze dvou bezpilotních letadel Fakulty elektrotechniky ČVUT v Praze.

Toto univerzitní výzkumné centrum provádí základní i aplikovaný výzkum na poli agentních a multiagentních systémů. Hlavními směry výzkumu v ATG jsou kromě základního výzkumu také vývoj rozsáhlých prototypálních a demonstračních systémů a škálovatelných simulací. To je asi rozhodující přednost centra proti podobným zařízením v zahraničí. A své místo zde má i aplikovaný výzkum pro automobilový a obranný průmysl, výrobní procesy, síťovou bezpečnost a logistiku.

Cílem ATG je tedy výzkum a vývoj inovativních distribuovaných algoritmů a technologií, které řeší současné komplexní problémy. Tyto technologie umožňují například efektivněji řídit letový provoz, poskytovat vyšší ochranu počítačovým sítím, podrobně diagnostikovat poruchy v autě, klasifikovat a odhalovat podezřelý námořní provoz, inteligentně řídit skupinu robotů, budovat modely oponentů ve hrách, pomáhat řídit výměnu informací mezi průmyslovými partnery a mnoho dalších.

Vzdálené oči

Někteří operátoři nazývají bezpilotní letadla familiérně vzdálené oči, protože jim skutečně umožňují vidět na velkou vzdálenost v reálném čase to, co by lidským očím asi zůstalo skryto. Bezpilotní létající prostředky jsou v současné době velkým tématem. Média o nich referují z nejrůznějších pohledů a mnohdy s emocionálním nábojem. Šéf FBI Robert Mueller v červnu přiznal, že jeho agenti používají bezpilotní letadla ke sledování na území Spojených států. Před senátní komisí prohlásil, že FBI používá drony (jak se bezpilotním letadlům říká) pouze krátkou dobu, ve velmi malé míře a teprve pracuje na vnitřních předpisech, podle kterých by měly být tyto stroje nasazovány. FBI si podle Muellera musí pro jejich nasazení vždy vyžádat povolení Národního leteckého úřadu a stroje mohou operovat jen ve velmi přísně vymezené oblasti. Federální agenti bezpilotní letadla nasadili například při operaci proti únosci, který letos v Alabamě držel šest dní v podzemním bunkru pětiletého chlapce. Agenti FBI nakonec místo vypátrali, do bunkru vpadli, únosce zneškodnili a dítě zachránili.

Je známo, že bezpilotní letadla na území USA používají také jiné bezpečnostní složky – například Ministerstvo vnitřní bezpečnosti k ostraze hranice s Mexikem. A několik těchto strojů si údajně pořídil i Úřad pro alkohol, tabák, zbraně a výbušniny, „Jednou z našich aplikačních domén je spolupráce bezpilotních prostředků s lidmi i mezi sebou. Hledáme odpovědi na otázky, jak mohou pomoci člověku například řídit nějakou záchrannou operaci, držet dozor nad nějakým územím nebo sledovat určité pozemní cíle. Nestavíme vlastní letadla, ale vyvíjíme pro ně software,“ říká Dr. Vokřínek. „Pro potřeby výzkumu jsme si pořídili dvě bezpilotní letadla s rozpětím křídel dva metry a máme k dispozici i několik menších helikoptér.“

Významný úspěch AgentFly

AgentFly je softwarový prototyp pro řízení letového provozu, který podporuje koncept volného letu (free flight), tj. letu bez centrálního řízení. Každé letadlo v systému je modelováno jako nezávislá entita, která může hostit několik inteligentních agentů. Každý agent je zodpovědný za naplánování a provedení letového plánu. Letový plán je definován jako neomezený počet geografických bodů s případným časovým omezením. Prvotní plán je naplánován před startem letadla bez ohledu na možné kolize s ostatními letadly. Během letu detekují agenti případné kolize a zahájí vzájemné peer-to-peer vyjednávání, při kterém inteligentním způsobem přeplánují aktuální letové plány na bezkolizní. Cílem tohoto prototypu je ukázat schopnost řešit distribuovaně a flexibilně pomocí multiagentní technologie problém řízení letového provozu heterogenních autonomních letadel s důrazem na vysoký počet letadel, na snížení nároků na řízení mimo palubu letadla a na kombinaci kooperativních a nekooperativních letadel v jednom letovém prostoru.

„Vzhledem k současné legislativě nesmí jednoduše bezpilotní prostředky létat tam, kde by se mohla potkat s civilním. Mohou jen do výšky asi 100 metrů a mimo zastavěné oblasti,“ říká Dr. Vokřínek. „Bezpilotní letadlo v současné době nemůže létat mimo vizuální kontakt „pilota“, který v případě nutnosti musí řešit eventuální problém převzetím kontroly nad letadlem. Naše letadlo, když se ztratí pilotovi, může jednak dokončit misi samostatně nebo se automaticky vrátit na základnu. Bohužel tam, kde by bylo nasazení těchto bezpilotních letadel nejvýhodnější, tedy například na kontrolu produktovodů, tam podle současné legislativy taková letadla létat nesmějí.“

Výzkumy nejsou tajné

Technologické centrum (ATG) se nezabývá žádnými tajnými projekty a výsledky jejich výzkumu jsou volně přístupné. Je však pravda, že pracují na několika výzkumných projektech amerických vojenských grantových agentur. Například pro US Air Force běží už třetí rok grant, který se každoročně kontroluje a týká se bezpilotních prostředků. Jde o vývoj techniky algoritmů tak, aby člověk mohl zasahovat do plánování letu, který systém sám vybere a člověk může pomocí jednoduchého rozhraní modifikovat část trajektorie. Jedná se vlastně o letadla s umělou inteligencí.

Centrum také dlouhodobě spolupracuje s Americkým federálním úřadem pro civilní letectví (FAA). Systém AgentFly se v tomto projektu používá pro simulaci a testování procedur řízení letového provozu s ohledem na začlenění bezpilotních letadel do civilního letového prostoru do roku 2015.

Jiný tříletý grant vypsal Úřad pro námořní výzkum (ONR), který tvoří vědecké a technologické zázemí námořnictva a námořní pěchoty. ONR stojí na špičce vědeckého a technologického výzkumu díky síti poboček v sedmdesáti zemích světa. V Praze je jediná pobočka v zemi, která nemá moře. Předmětem výzkumu je v tomto případě fenomén pirátství a sada technik pro potlačení jeho negativních efektů, především únosů lodí. Pirátství se rozmáhá v současné době v oblasti Čínského moře a v Indickém oceánu, tj. v oblastech sousedících se státy s nestabilním politickým prostředím a vysokým stupněm chudoby. Současní piráti využívají místo šavlí a plachetnic moderní technologie včetně automatických zbraní, rychlých člunů a navigace.

Aplikace výsledků výzkumu v oblasti agentních systémů

V celosvětovém měřítku se ekonomické ztráty způsobené námořním pirátstvím odhadují na 13 až 16 miliard amerických dolarů ročně. Jedním z přístupů k boji s námořním pirátstvím je aplikace výsledků výzkumu v oblasti agentních systémů. „Nechali jsme se inspirovat úspěšnou aplikaci multiagentních systémů v dopravních oblastech (například systém AgentFly pro modelování letecké dopravy) a vytvořili jsme simulační prostředí AgentC, ve kterém modelujeme chování tří hlavních účastníků konfliktu: transportních zaoceánských lodí křižujících kritické oblasti, přítomných vojenských lodí a samozřejmě pirátských lodi aktivně vyhledávajících potenciální kořist. Na základě dostupných informací o jednotlivých přepadech analyzujeme získaná data a modelujeme interakci mezi piráty a obchodními loděmi, předpokládáme chování pirátů a podle způsobu útoků odhadujeme riziko možného útoku. Model rizika poté používáme při výpočtu optimálního sestavování konvojů z lodí plujících po stejné trase. Zároveň trasu upravíme tak, abychom minimalizovali možnost setkání s pirátem,“ říká Dr. Vokřínek.

 
Záběry amerického námořnictva ukazuji postup jedné záchranné akce. Na prvním snímku přepadli piráti čínskou rybářskou loď FV Tianyu 8. Na dalším směřuje posádka amerického strážního činu k pirátské lodi a na třetím donutila piráty k přistání u somálského pobřeží.

Z přepadávání se stal velký byznys a k útokům dochází i daleko od pobřeží. Někdy až 1 500 námořních mil od Somálska, v blízkosti Indických národních vod. Piráti používají dříve ukradené rybářské lodě jako základny, z nichž útočí malými rychlými čluny. Jejich náčelníci mají relativně dost peněz, a tak si kupují moderní zařízení, která hlásí pozice proplouvajících nákladních lodí. Informace o pozicích lodí poté piráti využívají k efektivnějším útokům. Obranou proti tomuto odposlechu je vypnutí vysílání polohy dané nákladní lodi – bohužel vedlejším efektem je zvýšené riziko kolize.

Karel Sedláček

sedlacek.kar@seznam.cz

Další články

Všeobecné strojírenství
Zajímavosti ve vědě a technice
Letecký průmysl
Výzkum/ vývoj

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: