Úsvit létajících robotů

Josef Tuček 15. července 2013, 00:00
15. července 2013, 00:00

Na nebi se objevují bezpilotní letadla, která sledují protivníka, chystají se opylovat pole, ale také přepravovat cestující

Na zprávy o tom, že americká bezpilotní vojenská letadla zaútočila na další cíl v Afghánistánu nebo Pákistánu, jsme si dávno zvykli. Termín „bezpilotní“ ovšem není úplně přesný. V oněch strojích sice nesedí žádný člověk (o to „odvážnější“ útoky pak může tato zbraň provádět), avšak zařízení má stejně lidského operátora. Ze vzdálené základny, třeba ve Spojených státech amerických, letoun ovládá joystickem od svého počítače. A pro nepoučeného pozorovatele vypadá, jako by hrál velmi přesvědčivou válečnou počítačovou hru.

Obdobné stroje také hlídají hranici mezi USA a Mexikem, ve Francii zase sledují tratě vysokorychlostních vlaků TGV. Ty jezdí rychlostmi kolem 300 km/h, což je pro koleje i podloží pod nimi extrémně náročné. Nad tratí proto pravidelně přelétávají bezpilotní vrtulníky, které ji snímají 3D stereoskopickými kamerami, a na záznamu se pak snadno odhalí zvlnění kolejnic, ukazující na nutnost brzké opravy.

Také Deutsche Bahn letos oznámily, že si pořídí automatické letouny. V tomto případě budou pomocí noktovizorů v noci hlídat, aby vandalové nečmárali na majetek železnic. Jinak se v Německu menší bezpilotní stroje používají ke kontrole vrtulí větrných elektráren, zda nejsou poškozeny blesky či přílišným větrem. Větrných elektráren je totiž u našich západních sousedů tolik, že není možné, aby je všechny stačili zkontrolovat technici na místě. Až přijde velká voda Ne všechna bezpilotní letadla dnes potřebují vzdáleného operátora. Některá jsou plně automatická, létají podle naprogramovaných pokynů a snímají terén pod sebou. Například v Brazílii takové automatické stroje přelétávají nad plantážemi sóji a cukrové třtiny, kde nehrozí, že by se zapletly do jiného leteckého provozu. Orientují se podle družicového navigačního systému GPS a pomáhají lidem k tomu, aby měli nad úrodou co největší kontrolu. „Sledují, kde se sadba neujala, takže je třeba ji zopakovat, anebo kde se plodinám daří hůře, takže je nutné je dodatečně pohnojit či jinak ošetřit,“ vysvětluje Peter van Blyenburgh ze světové asociace UVS, která sdružuje výrobce a prodejce bezpilotních letadel.

Stejně užitečné mohou být létající roboty v čase povodní. Saúdskoarabská Technologická univerzita krále Abdulláha v současnosti vyvíjí systém, v jehož rámci by automatické bezpilotní letouny hlídaly příchod vysoké vody. Ve chvíli, kdy hrozí povodně a meteorologové před nimi varují, avšak není jisté, kdy a kde se vyskytnou, pomohou automatická letadla a tisíce detektorů.

V ohrožené oblasti se hromadně z letadel rozsypou levné senzory, které jsou vlastně jen obyčejnými čipy na papírové podložce vysílajícími signál. Automatické letouny nad oblastí poté sledují polohu signálů. Jakmile přijde vysoká voda, papírky s čipy sebere a odnáší, načež letouny zaznamenají, že signály mění polohu. V konkrétní oblasti díky tomu může být ihned vydáno varování před povodní.

Všechno by prý mělo vyjít levněji, než kdyby se použily (a zničily) dražší pozemní senzory. „Zejména v řidčeji osídlených oblastech by mělo být takové varování velmi užitečné,“ soudí Christian Claudel, vědec, který systém pomáhá na saúdskoarabské univerzitě budovat a který jej popsal koncem května na mezinárodní konferenci v americké Atlantě.

Krkavec hlídá jeřáby i lachtany Dálkově řízená letadla, v tomto případě letoun Raven s rozpětím křídel 140 centimetrů a hmotností jen něco přes dva kilogramy, pomáhají rovněž sledovat život ptáků. Raven krouží ve výšce 140 metrů nad zemí v rezervaci Monte Vista v americkém Coloradu a jeho citlivé kamery s vysokým rozlišením zabírají krajinu s kachnami, husami a jeřáby kanadskými. Tito ptáci žijí po celém severoamerickém kontinentu a odstranit obavy z vetřelce by mělo i to, že jsou všichni větší než letadlo, které je sleduje. „Jsou to pro nás naprosto přelomové možnosti,“ pochvaloval si pro list New York Times ornitolog Jim Dubovsky, který pracuje pro státní agenturu na ochranu přírody.

Stroje Raven byly vyvinuty pro armádu, aby nenápadně sledovaly pozice nepřítele, a každý z nich stál nezanedbatelných 250 tisíc dolarů. Některé však armáda vyřadila a posléze předala vědcům. Malá letadla dostala nové kamery a nové úkoly. A nyní počítají ptáky.

Dříve taková pozorování ornitologové dělali „na vlastní oči“ z malých letadel nebo vrtulníků, nicméně namáhavost takového počítání je zřejmá. I proto vojenský dárek přišel vědcům vhod. Nepotvrdily se ani obavy, že ptáci budou do letounu narážet. Pouze jeřábi se stroje báli a zděšeně se pokaždé rozprchávali, jelikož jim patrně tvar jeho křídel na obloze připomínal některého dravého ptáka. Ornitologové tedy museli použít jinou taktiku: nasazují robotické letadlo v noci. To se jeřábi usadí v mokřadech, a dokud nepřijde ráno, zřídka se pohnou. Jsou pak snadným „terčem“ pro drobný letoun vybavený infračervenou kamerou.

Stejný stroj pomáhá na Aljašce sledovat výskyt lachtanů a tuleňů. Běžná letadla nebo vrtulníky zvířata plašily, takže se rychle skryla pod vodu. Ale drobný a tichý Raven s plastovou vrtulí jim nevadí. Další původem vojenské stroje počítají králíky ve státě Idaho anebo sledují stav oplocení, které chrání ohrožené rostlinstvo na Havaji.

bez pilota?

Další vývoj robotických letadel se může souběžně ubírat dvěma směry. První vede k jejich podstatnému zvětšování a druhou variantou je co nejpreciznější miniaturizace.

V případě zvětšování se jako cíl jeví stav, kdy velké dopravní letadlo přepravující náklady i pasažéry nebude mít v kokpitu živé piloty. Představte si, že sedíte v letadle vysoko nad zemí a z amplionu vás tradičně zdraví kapitán. Tentokrát říká něco jako: „Dosáhli jsme letové výšky osmi kilometrů, za čtyřicet minut přistaneme ve Frankfurtu, hovoří k vám kapitán vašeho letadla z řídícího střediska v Praze.“

Podle americké konzultační firmy AirlineFinancials tvoří platy a benefity zaměstnanců 27 procent provozních nákladů leteckých společností. Zatímco pozemního personálu se aerolinky zbavují například zaváděním samoobslužného odbavení, výborně placení piloti zatím zůstávají nenahraditelnými. Systém bezpilotních dopravních letadel by ovšem mohl vést k tomu, že místo dvou pilotů v jednom letadle by jeden pilot z pozemní základny ovládal několik strojů. Řízení by přejímal vždy jen na potřebné úseky, třeba v době startu a přistání, a možná ani to ne – byl by jen v pohotovosti, kdyby robotické systémy selhaly. Jinak by letadla ovládal autopilot. „Sestrojit dopravní letadlo, které se obejde bez pilota, už dnes není technický problém,“ soudí Kurt Doppelbauer z rakouské firmy TTTech, jež vyvíjí počítačové programy pro letadla a další dopravní prostředky.

Zato psychologická bariéra zatím působí nepřekonatelně. Není příliš pravděpodobné, že cestující budou ochotně nastupovat do strojů, v nichž se na ně usmívá letuška jako dříve, ale chybějí v nich piloti. „Takhle by žádný pasažér létat nechtěl,“ hodnotí Wesley Randall, bývalý důstojník amerického vojenského letectva a nyní profesor na univerzitě v alabamském Auburnu.

Podle Randalla se dá v praxi nejdříve očekávat, že začnou létat dálkově řízená nákladní letadla, a to nejlépe nad neobydleným územím a nad mořem. Až pak aerolinky mohou zkusit otestovat, zda by se do nich přece jen neposadili i platící cestující.

Létajících 80 miligramů Naopak trend využívání stále menších robotických letadel probíhá docela úspěšně.

A dosáhl až neuvěřitelné miniaturizace.

Zřejmě nejmenší létající roboty na světě sestavil Robert Wood se svými kolegy na Harvardově univerzitě v americké Cambridgi.

Tedy, upřímně řečeno, nedá se úplně vyloučit, že obdobně malé, či snad dokonce i o trošku menší robotíky má ve svém tajném vývoji také armáda některé země (nejpravděpodobněji by na to možnosti i schopnosti měli vojenští výzkumníci ve Spojených státech). Avšak výzkumníci z Harvardu nic netajili a svůj výtvor představili na stránkách nejprestižnějšího vědeckého časopisu Science.

A tak víme, že malé létající roboty mají velikost velkého komára (či entomologicky přesněji tiplice), který od jednoho konce svého jediného páru křídel k druhému konci měří tři centimetry a váží pouhopouhých osmdesát miligramů. Vědci jej prezentovali i na fotografii, na níž jeho velikost srovnali s mincí v hodnotě jednoho amerického centu, která velikostně odpovídá evropskému dvoucentu a je o málo větší než bývalý český desetihaléř.

Robert Wood tvrdí, že jej žádné vojenské aplikace nezajímají. Vývoj malých létajících robotů chápe jako základní výzkum, který může sloužit například k lepšímu rozpoznávání zákonitostí pohybu hmyzu. Ale také uvažuje o praktickém využití. Roj takto malých robotických komárů by se třeba dal použít k opylování polí. Se včelami je problém, protože je vybíjí řada nemocí a vadí jim znečištěné životní prostředí. Takže kdyby za opylující hmyz zaskočily stroje, zemědělci by mohli mít jen radost.

Výroba umělého komára není samozřejmě snadná. Výzkumníci využívají materiály, které je možné řezat pomocí laserového paprsku na tenounké vrstvy, jež mají díky své stavbě potřebné vlastnosti. Například křídla, která hbitě kmitají s frekvencí 120 mávnutí za vteřinu, pohání jakási napodobenina svalů. Je vyrobena z vrstev piezoelektrického materiálu, který se deformuje, když jím prochází elektrický proud, takže napodobuje svalové natahování a smršťování.

Současné velké plány, jež vědci s využitím robotických komárů mají, ovšem brzdí velká nevýhoda. Baterie, kterou unesou, jim umožňuje let jen po dobu několika málo minut.

Takže jim energii přivádí tenký měděný drátek, který je napojený na počítač a současně jim přináší letové povely.

Ministroje tedy zatím poletují jen po laboratoři a doktor Wood čeká, až nové technologie dokážou dále zmenšit velikost a hmotnost baterií. Pak budou moci jeho stroje vyletět do přírody a ukáže se, jestli závany větru, déšť či třeba draví ptáci nebudou příliš nepřekonatelnými protivníky.

Myšlenka řídí let Zatímco dnešní robotické stroje na dálku ovládají lidé pomocí joysticků nebo jsou naprogramovány k plně automatickému letu a plnění předem zadaných úkolů, výzkumníci z Univerzity v Minnesotě vymysleli ještě další způsob. Zatím ovšem úplně experimentální: řízení pomocí myšlenek.

V tělocvičně své univerzity představili malý vrtulník se čtyřmi vrtulemi (takzvanou quadrokoptéru), který „pilot“ řídí na dálku prostřednictvím impulzů probíhajících v mozku. Na hlavě má totiž přiložené snímače, které sledují elektrickou aktivitu mozku, přenášejí signály do řídicí jednotky a ta vysílá pomocí běžné sítě wi-fipovely letounu.

Jak to funguje? „Pilot“ si představuje, že pohybuje levou rukou, pravou rukou, oběma rukama současně… Ale jen si to představuje, žádné opravdové pohyby nedělá. Senzory příslušný mozkový signál zachytí a předají pokyn quadrokoptéře, která pak letí doleva, doprava, stoupá, klesá.

Vyžaduje to určitý trénink a také kalibrování řídicí jednotky na konkrétního „pilota“, ale funguje to. Výsledkem zatím není žádné akrobatické mistrovství, ale stroj dokázal při testování přesně prolétávat kruhy zavěšenými v tělocvičně. „Poprvé jsme ukázali, že lidé jsou schopni řídit let robotického stroje pouze díky svým myšlenkám,“ konstatoval vedoucí autor výzkumu profesor Ben He.

V tuto chvíli má systém čistě výzkumné poslání. Vědci jeho pomocí zkoumají možnosti snímání mozkové aktivity a uvažují o využití pro handicapované osoby. Ne snad, že by měly řídit letadýlka, ale mohly by takto ovládat svůj vozík či některé jiné přístroje.

Nicméně i tento výzkum může vést k tomu, že za pár let by například voják mohl díky senzorům ve své přilbě ovládat třeba špionážní letoun nad bojištěm, který mu dodá aktuální informace o nejbližším protivníkovi. Možnosti robotických letounů zkrátka zdaleka nejsou vyčerpány. Právě naopak. Zatím jich lidé odkryli minimum. l

Deutsche Bahn letos oznámily, že si pořídí automatické letouny, které budou hlídat majetek železnic. Inspirace přírodou Mezi šváby jako doma

Kromě robotizované tiplice existují i další roboty, které se snaží napodobit přírodu. Velmi zajímavý stroj představil před pár lety belgickofrancouzskošvýcarský tým v časopise Science. Jejich vynález je schopen se vmísit mezi šváby, a dokonce je strhnout na svou stranu. Konstruktéři sestrojili robot o velikosti zhruba krabičky od zápalek a vybavili jej lasery a světelnými senzory. Podle nich se orientuje a jejich pomocí vyhledává opravdové šváby. Když je najde, chová se podobně jako tento hmyz. Robot je velký zhruba jako ostatní švábi, ale svými hranatými tvary je ani v nejmenším nepřipomíná. Vědci proto konstrukci stroje potáhli látkou, která vydává nezaměnitelný pach vyvinutý přesně podle „vůně“ švábů. Proč to všechno? Vědci díky tomuto robotu lépe poznávají chování hmyzu. A možná by v budoucnu mohli badatelé vypouštět robotické špiony i mezi jiný hmyz, aby se o něm dozvěděli informace, které se běžným pozorováním získat nedají. V případě švábů jeden z autorů výzkumu Jean-Louis Deneubourg, profesor Svobodné univerzity v Bruselu, uvedl, že k praktickým výsledkům jejich výzkumu by měly patřit roboty, které budou v místnostech hledat šváby (a možná i další hmyz) a odvádět je do pastí. Švábi jsou totiž rovnostářští živočichové bez jasného vůdce. Shlukují se v důsledku jakési „skupinové inteligence“, jež vychází ze součinnosti skupiny. Jak se ale ukázalo, robotičtí švábi dokážou svým chováním manipulovat živé jedince i k činům, které jim nejsou vlastní. Například běžně se šváb schovává do temných koutů. Když však roboty cíleně zamíří do úkrytu osvětleného, ostatní švábi je tam následují, přestože to je proti jejich přirozenosti. Natolik je skupinové chování strhne. A může je i zavést do nastražené pasti. Jiný robot, jehož poslední prototyp v červnu představili ve Federální polytechnické škole ve švýcarském Lausanne, zase připomíná bezhlavou kočku. Konstruktéři se inspirovali nohama kočkovitých šelem a stroj chodí i běhá podobně jako kočka, i když zatím ne tak hbitě. Místo svalů má malé motorky, které převádějí energii na pohyb. Tým v Lausanne už připravil robot podobající se ještěrce a jiný, který se inspiroval mihulí. V tomto případě vědci ještě neuvažují o tom, že by své stroje poslali mezi skutečné živočichy. „Vše je zatím v experimentálním stadiu,“ popisuje vývoj robota-kočky Auke Ijspeert, ředitel výzkumné laboratoře, kde stroje vznikají. „Naším dlouhodobým cílem je vyvinout rychlé, hbité stroje využitelné například při hledání lidí při živelních katastrofách,“ dodává. l Zatímco dnes roboty na dálku ovládají lidé pomocí joysticků, možná to brzy zvládnou myšlenkami.

O autorovi| Josef Tuček, spolupracovník redakce

Musíte si přečíst

Komentář: Pohled venezuelským periskopem

Komentář: Andrejův marketingový náskok

Staveniště Krkonoše. Národní park zažívá stavební boom

Jan Žůrek z KPMG: Česko je někde uprostřed peletonu

Bankovní hackeři útočili v New Yorku. Odnesl to…

Itálii čeká v sobotu státní pohřeb. Počet obětí stoupl…

Michal Horáček: Jen já a lidi
Michal Horáček, známý textař a možný prezidentský kandidát, v pořadu Euro TV slibuje, že se v kampani obejde bez politických stran i sponzorů. Agituje za pragmatický vztah k Číně, ale zároveň zůstává zastáncem EU. Islám je podle něj s českým prostředím nekompatibilní.
Zhlédnout další videa