Forscher an der Universität Klagenfurt entwickelten Schwarmalgorithmen zur Organisation von autonom fahrenden Autos sowie Drohnen und Roboter, die eine gemeinsame Mission erfüllen. Orientierung lieferten Vorbilder aus der Natur.
Wenn mehrere Roboter in einer Lagerhalle arbeiten, werden diese meist über zentralisierte Lösungen gesteuert, das heißt die Roboter fahren zentral gesteuert und auf Schienen durch die Räume. In der Luft und auf der Straße ist diese Voraussetzung allerdings nicht gegeben. Will man selbstfahrende Autos und Drohnen im gemeinsamer Mission kollisionsfrei steuern, gilt es, Schwarmalgorithmen zu integrieren.
Selbstorganisierte Systeme
Am Institut für Vernetzte und Eingebettete Systeme an der Universität Klagenfurt gibt es die erforderliche Expertise im Bereich der Simulation. Im Rahmen des EU-Horizon2020-Projekt CPSwarm entwickelte das Team um Wilfried Elmenreich die geeigneten Schwarmalgorithmen zur Steuerung von Agenten in selbstorganisierten Systemen. Die entsprechende Software steht allen Entwicklern online frei zur Verfügung.
Orientierung lieferten Vorbilder aus der Natur. Ähnlich wie Fische kommunizieren, um sich im Schwarm zu organisieren, sollen auch die Maschinen in ihrer Summe intelligent agieren. Dazu galt es, Schwarmalgorithmen zu finden, die das Verhalten von Agenten in selbstorganisierten Systemen nach vordefinierten Kriterien optimieren.
Vordefinierte Kriterien
Die Studie wurde auf der bereits vor Jahren entwickelten Open Source Software FREVO aufgebaut. Um das optimale Verhalten der Akteure zu eruieren, erhielt die Software eine Simulation, aus der sie dann mit Hilfe einer evolutionären Suche einen geeigneten Algorithmus fand. Definiert wurden nur die Anforderungen, das Programm wurde vom System geschrieben, erklärt Elmenreich, der die Studie leitete.
Ziel war es, den beteiligten Industriepartnern Schwarmalgorithmen in Form eines Werkzeugkastens zur Verfügung zu stellen. Dieser soll in der Lage sein, praktische Probleme zu lösen, die auftreten, wenn
- Fahrzeuge autonom fahren;
- Drohnen gemeinsame Missionen erfüllen;
Ganz neu war der Aspekt, die Zusammenarbeit von Drohnen und Robotern am Boden besser zu gestalten.
Noch viel Forschungspotenzial
Für die Zukunft sieht Elmenreich noch viel Forschungspotenzial: „Maschinen werden immer autonomer und kleiner. Wenn wir beispielsweise an kleine Roboter denken, die sich auf unseren Gehsteigen bewegen und Waren ausliefern, sehen wir: Diese agieren ohne menschlichen Fahrer und versuchen, in großer Zahl eine Aufgabe zu erledigen. Schwarmansätze sind hier gefragt, um die Technologie voran zu bringen. Dazu gehören auch unsere CPSwarm-Ergebnisse.“
Leiter des länderübergreifenden EU-Horizon2020-Projekts CPSwarm war Claudio Pastrone vom Istituto Superiore Mario Boella Sulle Tecnologie Dell’informazione E Delle Telecomunicazioni Associazione in Turin.
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