Droner i sverm kan for eksempel brukes til å gjennomføre søk i skredområder på en effektiv måte. Droner som samarbeider, kan også oppdage noen som har gått seg bort i skogen mye raskere enn én enkelt drone på egen hånd. Ved en krisesituasjon der fast kommunikasjon er borte, kan dronene også ta med seg kommunikasjonsnettverket.
– Mange tenker på dronesvermer som noe litt skummelt. Noen ganger ser man også personer i mediene som uttaler at de frykter at droner plutselig skal utvikle egen vilje og operere på egen hånd. Det er viktig å være klar over at dronene som finnes i dag, er avhengige av mennesker som sitter med kontrollen, sier Sondre Engebråten ved Forsvarets forskningsinstitutt.
Han leverte nylig doktorgraden sin om multifunksjonelle dronesvermer ved Institutt for informatikk på Universitetet i Oslo. Ifølge Engebråten er bruksområdene for dronesvermer mange og varierte.
– Teknologien og bruken av droner er kommet for å bli. Derfor er det viktig at vi følger med på dette. I fremtiden kan vi kanskje få et nøkkelferdig system med droner som opererer i sverm og som for eksempel kan brukes til å avsøke skredområder lik det vi hadde i Gjerdrum. Da må vi ha kunnskap om slike systemer for å kunne gi gode råd om bruk og innkjøp.
Dronesvermer kan bidra til å forenkle store operasjoner som søk, overvåkning og transport. I det sivile kan store svermer dra ut og lete etter varmesignaturer og dermed oppdage savnede personer mye raskere enn én eller få droner kan. Det er i svermens evne til å skalere at mye av gevinsten ved dronesverm ligger.
– Ved å bruke mange små enkeltagenter som samarbeider, kan man løse mer kompliserte og større oppgaver enn det én enkelt drone kan gjøre alene.
Dr. Drone
Engebråten understreker at dronene han har benyttet i sine forsøk ikke kan sammenlignes med de store droneflyene man hører om på nyhetene. Disse er like store som fly, mens Engebråtens forskning har vært på droner lik dem man får kjøpt på Elkjøp.
– Min doktorgrad og mine forsøk er basert på standard hyllevare, som små droner man får kjøpt i butikken. Derfor har mye av doktorgraden gått med til å tilpasse og optimalisere dronene for bruk i sverm, forteller Engebråten.
Han har jobbet mye med å få dronene til å snakke sammen og forteller at det å sende opp mange droner i luften samtidig, ikke er hokus pokus. Det er spesielt når dronene skal samarbeide, at det hele blir komplisert.
– Det amerikanske teknologiselskapet Intel har noen fantastiske lysshow, der de sender mange tusen droner opp i luften samtidig. Disse er forhåndsprogrammert og visuelt imponerende, men dette er ikke en sverm i tradisjonell forstand, der agentene kan samarbeide.
For det er selve svermingen og samhandlingen som gjør dronesvermen robust og bedre egnet til å løse oppgaver. Engebråten beskriver en sverm som en ansamling av enheter eller individer som sammen kan løse oppgaver som er for store og kompliserte for hver enkelt enhet.
– Vi som jobber med sverm, ser ofte til biologiske systemer. Der ser vi tilsynelatende kompliserte oppførsler basert på enkle interaksjoner hos for eksempel fiskestimer, termitter som bygger tuer og lignende. Denne typen biologiske svermer kan gi inspirasjon til å utvikle svermoppførsler.
Det er noe faglig uenighet om hvor mange droner som må samarbeide for at man skal kunne kalle det en sverm.
– Noen mener det holder med tre droner for å kunne kalle det en sverm. Personlig mener jeg det bør være et større antall. De må også kunne kommunisere og samarbeide, sier Engebråten, som har som sin personlige rekord 13 svermende droner som en del av doktorgradsforsøkene sine.
Laget en gjeterdrone
Doktorgraden har fulgt to løp. Et praktisk løp der Engebråten har bygget og testet ut en fysisk sverm. Her måtte han tilpasse dronene og få dem til å snakke sammen. Det krevdes også mye logistikk og ingeniørarbeid for å løse alle mulige praktiske problemer som batteriskift og andre uforutsette hendelser i felt. Mange av forsøkene gjennomførte han i California, der han hadde et utvekslingsopphold ved Naval Postgraduate School, som har et sterkt faglig miljø på dronesverm.
– En morsom oppdagelse vi gjorde i felt, var at vi kunne gjete dronene. Vi tok kommandoen på en av dronene og styrte den manuelt i svermen. Dronene har innstillinger som gjør at de ikke skal kollidere med hverandre i luften. På den måten kunne den ene dronen fly rundt resten og dele svermen akkurat som en gjeterhund. Dette var kanskje ikke så overraskende, men veldig morsomt å teste ut i felt, sier Engebråten.
Svermen styres med programmerte oppførsler
Det har ikke bare vært krumspring med dronene i felt under doktorgradsarbeidet. En del av oppgaven var å lage simulerte agenter, der Engebråten prøvde å eksperimentere med ulike oppførsler eller oppgaver som dronene skulle gjennomføre.
– Jeg utarbeidet såkalte svermalgoritmer, der jeg brukte kunstige fysiske krefter som regler for hvordan agentene i svermen skulle interagere. På den måten kunne jeg få datamaskinen til å lage et stort sett, eller et repertoar, av oppførsler. Operatøren kan så velge fra disse oppførslene for å slippe å detaljstyre hver enkelt agent i svermen.
– Sverm er i utgangspunktet et robust system fordi man ikke er avhengig av noen sentrale komponenter. Svermen er mer tolerant mot feil og tåler at en eller flere av agentene faller ut. Desentralisering brukes i mange deler av samfunnet og kan sees på som en form for delegering. Vi delegerer evnen til å bestemme hvor hver enkelt drone skal fly til dronen selv. Operatørens rolle blir dermed å sette mål for svermen som en helhet og holde et øye med at svermen gjør det den skal.
Og her ligger selve potensialet for utvikling, mener droneforskeren.
– Det vil være uholdbart om alle dronene skal ringe hjem for å spørre "hva er det neste jeg skal gjøre?" Sentralisert styring skalerer ikke. I stedet ser vi på muligheten for at dronesvermen kan organisere seg selv. Og at operatøren ved hjelp av et kart over mange ulike typer droneoppførsler kan sette mål og gi sine preferanser for hva svermen skal gjøre. Tanken er at agentene i svermen vil samarbeide om å nå mål som å finne en savnet person, en radiosender eller noe helt annet.
Denne artikkelen ble først publisert på Titan.uio.no.
