II. Erzsébetet is lenyűgözte a magyar kutatók drónshow-ja

Évekkel ezelőtt még igazán high-tech eszköznek és ritkaságnak számított, ma viszont már a legtöbb kisgyerek karácsonyi kívánságlistáján ott virít a drón szó. A repülő kütyüket katonai, rendészeti és kutatási célra már évek óta használják, napjainkban pedig már a kereskedelmi forgalomban is hozzájuthatunk egy-egy darabhoz. 

Az ELTE Biológiai Fizika tanszékén indult útjára az a projekt, amelynek tagjai az elmúlt években az augusztus 20-i ünnepségek látványos fényshow-iért feleltek, és már II. Erzsébet angol királynő is megdicsérte műsorukat, azonban sokan nem is tudják, hogy mindezekért különleges drónok feleltek.

A biológia, fizika és robotika határmezsgyéjén dolgozó magyar kutatók világszinten úttörők az autonóm drónrajok irányítási technológiájának fejlesztésében, ők hozták létre a világ első teljesen önállóan repülő drónflottáját 2014-ben. Az állatok viselkedése által inspirált kollektív robotika szakértőiként olyan rendszert fejlesztettek, melyben drónjaik a repülés során interaktívan gondolkodva és egymással folyamatosan együttműködve ámulatba ejtő látványosságok bemutatására is képesek. 

A világszámnak számító drónrajokról, azok különlegességéről, a II. Erzsébetnek adott műsorukról és a látványos show-k mögött álló hatalmas munkáról az egyetem robotikai laborját vezető Dr. Vásárhelyi Gábor mesélt az Indexnek. 

Az első autonóm drónrajokról szóló publikáció 2014-ben jelent meg. Honnan jött az ötlet, miért vágtak bele?

Maga a projekt 2009-ben indult el, és jó ideig nem is a drónokkal, hanem az élőlények csoportos vizsgálatával telt, ami az alapját adja a mi drónjaink működésének. 2014-ben publikáltuk az első eredményeket, amelyek az autonóm drónrajok mozgásáról szóltak. Az egész koncepció alapja az volt, hogy megpróbáltuk az élőlények csoportos viselkedését megérteni és modellezni, vizsgáltuk a hierarchiákat, csoportos döntési mechanizmusokat. A tanultakat akartuk átültetni a mesterséges egyedek agyába is. Emellett izgalmas volt a visszahatás is, hiszen a drónok programozása során is sokat lehet a biológiából tanulni.

Hogyan nézett ki az állatok vizsgálata a gyakorlatban?

A fő irányvonal itt a tanszéken az, hogy biológiailag releváns kérdéseket vizsgálunk, de a fizika és a technológia eszköztárának segítségével. Mesterséges intelligenciát használunk, videófelvételeket készítünk állatcsoportokról és azt a gépek segítségével elemezzük nagyon nagy mennyiségű adaton keresztül. Emellett nyomkövetőket teszünk az állatokra, hogy tudjuk követni a csoporton belül való mozgásukat, döntéshozatalukat. Ezt követően a gyűjtött adatok elemzéséből vonunk le biológiailag releváns információkat.

Hajókkal kezdték a kutatást. A drónok mellett kipróbáltak más járműveket is?

A csoportos mozgás kutatására lenyűgöző kreativitással hoznak létre kísérleteket a kutatók. Mára már Kínából is lehet rendelni egyszerű kis játékcsótányokat, amiken fogkefeszerű kis sörték vannak – ezek rezgései hajtják előre az egyedeket. A csoportos mozgást még ilyen egyszerű, irányítatlan kütyükkel is lehet vizsgálni, ahol az ütközéseken keresztül alakul a csoport dinamikája. Mi kis távirányítós játékhajókkal kezdtünk, ami egy egyszerűsített környezet volt, de emellett elég menő is, hiszen volt egy saját úszómedencénk a labor közepén. Aztán a kétdimenziós felületről a háromdimenziós mozgás vizsgálatához léptünk tovább a drónozással. Ez egy 10 éves kutatás, amivel talán mostanra végzünk. Ami egy nagy kihívás a mai napig a drónokkal kapcsolatban, az a környezetérzékelés, ami azt jelenti, hogy a drónok mondjuk ne egy GPS-rendszerből vegyék a pozíciójukat, hanem lássanak maguk körül, radarral vagy képi feldolgozás alapján, mesterséges intelligenciával érzékelni tudják, hogy merre vannak a másikhoz és a tereptárgyakhoz képest. Ez egy nagyon nagy falat, amin nagyon sokan dolgoznak szerte a világban.

Mekkora a projekten dolgozó csapat?

Mi kettős entitásban vagyunk. Van az MTA-ELTE Statisztikus és Biológiai Fizika kutatócsoport, ami az ELTE Biológiai Fizika tanszékéhez kötődik, ott a csoportos mozgáskutatás szellemi atyja Vicsek Tamás professzor, aki Magyarország egyik leghivatkozottabb fizikusa. Az ő irányításával jött létre az a kutatócsoport, aminek én is a tagja voltam ezidáig. Én lettem a robotikai labor vezetője, a társkutatók közül van, aki a programozástechnikával foglalkozik, van, aki az elméleti algoritmus oldalával. Emellett nagyon sok technikusi és diáksegítségre van szükségünk, mert őrületesen nehéz munka ennyi drónnal bármilyen tesztet elvégezni. És van a másik entitásunk, az itt alapított, egyre növekvő spin-off-cégben, amelynek egyik célja támogatni a tudományos kutatást – például azáltal, hogy a bevételekből egyre nagyobb drónflottát tudunk üzemeltetni. 

Mi az egyedi a drónjaikban?

A mi drónjaink egyedisége a hagyományos drónokhoz képest tulajdonképpen egy extra számítógép, amely a magas szintű agyát képviseli és amit tetszőleges módon tudunk programozni. Emellett beléjük van építve egy olyan kommunikációs hálózat, amin keresztül a drónok nemcsak az irányítóval, hanem egymással is képesek információt megosztani, ezt használják fel végül a döntéshozatalnál. A legkisebb drónunk 32 gramm, a legnagyobb pedig 15 kilós, ezen a tartományon belül sokféle drónunk van, itt valójában tényleg nem a méret számít, hanem a drónok egyedi tudása...

Aztán a kutatás eredményeinek köszönhetően show-kat kezdtek csinálni. Mi a legnagyobb kihívás ezeknél?

Úgy indult ez az egész, hogy elkezdtük röptetni a drónjainkat és mi magunk is meglepődtünk, hogy mennyire jól néznek ki. A kutatástól azonban eltérnek a show-k, hiszen ott mindennek működnie kell. Egészen más felkészültséget igényel, mint egy tudományos kísérlet létrehozása, ahol lehet bakizni, ahol nem baj, ha két drón lezuhan, mert majd megcsináljuk még egyszer a kísérletet. Egy élő show-ba ez nem fér bele, ott mindennek százszázalékon kell működni. Akinek van drónja, az tudja, hogy sokszor még egy darabbal is nehéz elérni azt, hogy minden körülmények között jól működjön. Ha száz drónunk van, akkor meg százszor annyiszor jönnek elő ezek a hibák. Csak az egy kihívás, hogyan kapcsoljuk be őket, mert amire az utolsót is bekapcsoljuk, már lemerülhet az első, ha valamit nem jól csinálunk. Nagyon sok automatizált dolgot viszünk bele ebbe a folyamatba, hogy sok drónt tudjunk egyszerre üzemeltetni.

Hogyan kell elképzelni egy ilyen show-előkészítést?

Amikor ott tartunk, hogy elkezdődik a show, addigra már nem sok dolgunk van, szinte mindent előre készítünk el. Van egy hosszú művészi tervezési folyamat, amikor magukat a pályákat és azt, hogy mit ábrázoljanak a drónok, meg kell tervezni, ebbe külső művészeket is be szoktunk vonni. A hatékony munka segítésére fejlesztettünk egy tervező szoftverkeresztrendszert is, amelyben a művészeknek elég a formációk tervezésére koncentrálni, az egyes látványelemek közti átmeneteket, a fel- és leszállást a szoftver automatikusan számolja. Amire lejátsszuk a show-t, addigra már virtuális valóságban vagy szimulációban pontosan megvan minden. Ami a nehézség az egészben, az az előkészület, hogy minden engedély, a helyszín meglegyen, a nézők megfelelően el legyenek barikádozva, a drónok műszakilag megfelelően működjenek, illetve ha bármi gond van, mi fel legyünk készülve annak kezelésére.

Miben különböznek a show-ik a többi, drónnal készített műsortól? 

Hogyha nagy számú drónrajokról beszélünk, akkor az embereknek általában a drónshow-k jutnak eszébe, az viszont általában egy előre programozott dolog, a sok drón ott egymással nincsen kölcsönhatásban, hanem előre meghatározott útvonalon mennek, ebből adódik ki egy előre megtervezett grafika. Mi a drónshow-k során a drónok intelligenciájának köszönhetően képesek vagyunk akár interaktivitást vinni a műsorba, illetve speciális innovációkat is fejlesztettünk, mint a drónrajos lézervetítés vagy drónos tűzijáték. A hagyományos drónshow-k során pedig a mi biztonsági szintünk magasabb. A mi drónjaink egy véletlen keresztezésnél elkerülik egymást, míg az egyszerűbb drónok összeütköznek. Mi az élen járunk ebben a világon.

Egy show során mennyire felelnek magukért a drónok, és mekkora részben irányítja őket ember? 

Ha sok egyeddel dolgozol együtt, akkor nekik muszáj meghozni maguktól a döntéseket. Így például nem kell közbeavatkozni akkor, amikor valamelyik drón akkumulátora elkezd merülni, mert ki tudja kalkulálni azt, hogy mikor kell elkezdenie visszatérni a földre. Természetesen mi bármikor be tudunk avatkozni, ha szükség van rá, de a drónjaink tudnak maguktól gondolkozni és dönteni, ha kell. 

Balesetveszélyes maga a drónozás?

Minden, ami a levegőben van, az egyszer leeshet. A fa magasról rád dőlhet, a cserép leesik a tetőről, a repülőgépek pedig néha lezuhannak, ez egy kockázat, ami minden repüléssel kapcsolatos dolog velejárója. Igyekszünk mindent megtenni, hogy ezeket a kockázatokat minimalizáljuk. Show-t például sosem rendezünk emberek felett, mindig csak lezárt területen, Budapesten például a Duna felett, amikor a hajóforgalom is le van zárva, hogy ne veszélyeztessük senkinek az életét. Természetesen megvannak azok a biztonsági protokollok, amelyek mellett a legkisebb valószínűségűre csökkenthető az, hogy valami gond legyen, és mind a drónjaink, mind a csapatunk speciálisan ki vannak képezve a vészhelyzetek megelőzésére és kezelésére.

A külföldi piacon is úttörőnek számítanak? 

Több országban is miénk volt az első drónshow, többek között Tajvanban, Romániában, Dániában és természetesen Magyarországon is mi voltunk az elsők. Mi alapvetően nemzetközi piacra dolgozunk és igyekszünk vinni mindenféle országba a szolgáltatásunk, de ez a piac is egyre lokálisabb a szereplők számának növekedése miatt. Éppen ezért mára egy teljes szoftverkörnyezetet is árulunk globális piacra, mellyel más külföldi piaci szereplők is tudnak saját országukban drónshow-kat lebonyolítani a távsegítségünkkel.

És nemrég az uralkodásának 70. évfordulóját ünneplő II. Erzsébetnek is csináltak műsort...

Igen, pár éve meghívtak minket a Buckingham-palotába, a királyi család karácsonyi ünnepségén csináltunk show-t, ahol ott volt még legalább száz VIP-vendég is. A Buckingham-palotánál például egy égő betlehemi csillagot jelenítettünk meg, ami üstökösként vízszintesen húzott át az égen. Ez a drónos tűzijátékelem nagyon nehezen kivitelezhető, de fantasztikusan néz ki, és a hatás sem maradt el. Mint mindenhol, a Buckingham-palotában is nagy öröm volt látni a vendégek kitörő, zsigeri lelkesedését, műsorunkat maga a királynő is lenyűgözőnek titulálta.

Személyesen Önöket akarták felkérni a királyi család szórakoztatására? 

Két hetünk volt felkészülni, a királyi család személyes kapcsolatban állt velünk. Ilyen gyorsan még nem csináltunk ekkora show-t, az utolsó pillanatban jött a felkérés. El kellett intéznünk, hogy a drónok kijussanak Angliába, és Londonban eleve nem lehet drónozni a terrorveszély miatt, így repülési engedélyt szinte kizárt szerezni. Főleg nem két hét alatt, ezért mi a királynőtől magától kaptunk engedélyt, hogy az ő privát területén repülhessünk. Ráadásul úgy mentünk be a palotába, hogy volt a bejáratnál biztonsági ellenőrzés, de nem szedték darabjaira az autót, pedig tényleg tele volt pakolva technikai eszközzel, szóval az a bizalom, amit a kockázat ellenére megadtak, elképesztő volt.

Találkoztak a királynővel is?

Nem, de a show után behívtak minket a palotába, gratuláltak és elmondták, hogy a királynő azt mondta a show-ra, hogy „impressive”, azaz lenyűgöző volt. Nekünk ez nagyon nagy elismerés volt. Csak itthon tudtuk lepróbálni a műsort, a helyszínen nem, ami erős nehezítő tényező. Elképesztő stresszes volt az a néhány óra, amikor odaértünk, mert előzetesen a Google-térképen keresztül láttuk csak, hogy hol vannak például fák, de azt ott sem látod, hogy az a platánfa mondjuk másfélszer olyan magas, mint az itthoniak. Ezért van úgy tervezve minden, hogy ha egy paraméter változik, a többi ahhoz igazodjon, így nem kell mindent újra beállítani vagy programozni.

A tudomány és a technika nagyban keveredik a művészeti elemekkel a show-kon. Lehet ez akár egyfajta új művészeti ág is?  

Ténylegesen egy új művészeti kifejező eszköz lehet, amit a művészek használhatnak a saját műveik megjelenítéséhez, olyan méretben, amire eddig nem volt lehetőség. Elkészítenek egy-egy animációt és az megjelenik az égen, az alkotásukat pedig sokkal többen láthatják, mint a valóságban egy kiállítóteremben. Vagy szobrászokkal, vagy animációs filmesekkel tudunk jól együtt dolgozni, általában nekik van meg az a háromdimenziós látásuk és szoftveres tapasztalatuk, ami a drónshow-tervezéshez is szükséges.

(Borítókép: Vásárhelyi Gábor. Fotó: Papajcsik Péter / Index)