Autor fotografie: ČVUT|Popisek: Robotik a vývojář doc. Martin Saska
SM přináší rozhovor s vedoucím multirobotického týmu ČVUT doc. Martinem Saskou, který se zabývá vývojem autonomních dronů, přičemž velký důraz je kladen na umělou inteligenci. Jaká úskalí jsou spojená s konstrukcí dronů, jak si stojí ČR v této oblasti ve srovnání se světem a co může Saskův multirobotický tým nabídnout naší armádě? Více se dozvíte v našem rozhovoru.
Pane docente, na jakých projektech jako šéf multirobotického týmu ČVUT nyní pracujete?
Máme v současnosti několik velkých projektů základního výzkumu, v rámci nichž řešíme jednak lety v roji, kdy je to celé o tom, aby úplně autonomní drony spolu dokázaly spolupracovat, podobně jako třeba ptáci létají v hejnech. Snažíme se vyvíjet senzory, jež by byly podobné těm, které používají živočichové v přírodě. Čeho se snažíme dosáhnout, je škálovatelnost. Klasické přístupy robotiky jsou aplikované na jednoho robota, možná na skupinu třech, čtyř robotů, ale když se bavíme o stovkách až tisících robotů, kteří by sdíleli operační prostor, nebo by třeba pracovali na jedné úloze, tak v tu chvíli tento přístup selhává. Je tam problém s komunikací, protože komunikační pásmo se zahltí, všechno je složitější.
Kdyby si měl každý s každým něco vykomunikovat, tak v tu chvíli to nemá smysl. I v živé přírodě to funguje úplně stejně. Jedinci v roji vlastně nepřímo komunikují jen s nějakým úzkým sousedstvím. Jsou články o tom, že například špačci dokáží vnímat jen šest až sedm jedinců v tom tisíci nebo desetitisícihlavém roji. Je to základní výzkum, takže my ty aplikace tak trochu tušíme, ale přímo se na ně nyní nezaměřujeme. Lze si však představit, a pravděpodobně to nastane, že chytrá města v budoucnu budou plná takových malých vzdušných čidel, a tak jako máme celá města pokryta stacionárními kamerami, budou v budoucnu možná létat čidla kolem nás a snažit se nám pomáhat, třeba nás chránit nebo získávat senzorické informace v místech, kde je to potřeba. Když si představíte požár, kde se mohou šířit jedovaté plyny, tak v tu chvíli se hustota těch čidel může v tom místě zvýšit. Pokud to není potřeba, tak jsou čidla plošně rozmístěné ve městě, aby dokázaly rychle zjistit, že je někde nějaká nebezpečná látka. Tohle je jedna z vizí, kde si myslím, že vzdušné miniaturní spolupracující týmy robotů by mohly být užitečné.
Druhý směr základního výzkumu, kterým se nyní zabýváme, jsou agilně létající drony. Výhodou dronu je to, že dokáže letět rychle, dokáže se pohybovat rychle v prostředí s překážkami, ale v reálných podmínkách jeho nasazení je rychlost zatím nedostatečná. Kromě toho máme řadu aplikačních projektů. S několika firmami spolupracujeme na inspekci sloupů vysokého napětí, máme i projekt na inspekci jiných liniových staveb, jako je potrubí. Všude tam, kde je třeba dělat pravidelnou inspekci, v místech, do kterých je obtížné se dostat, tam drony zkoušíme.
(Foto: ČVUT)
V současnosti se zabýváme i projektem zaměřujícím se na monitoring kvality vodních ploch, jednak v ČR, ale i na moři. Velkým tématem je čištění odpadků, kdy drony pomáhají lokalizovat, kde je hustota odpadků největší, kam se vyplatí poslat lodě. Máme i sci-fi projekty či spíše vize, kdy dron přímo pomáhá lodi natahovat norné stěny, nebo dokonce sbírat objekty a tlačit či táhnout je po vodě blíže lodi, pokud je sám nedokáže vyzvednout. Takže se nyní více a více dostáváme k fyzické interakci mezi vzdušnými roboty a prostředím. Už to není tak, že by někde létali a pasivně snímali, ale mohou mít i aktuátor, tzn. rameno či nějaký nástroj, třeba vrtačku, a mohou někde odebrat vzorek.
Když se bavíme obecně o vývoji dronů atd., jak je na tom Česko s vývojem autonomních dronů ve srovnání se světem a můžeme už hovořit o nějaké české škole?
Když cestuji po světě, po Evropě a porovnávám to, tak si myslím, že ještě nejsme Švýcarsko. To je dronová velmoc a tam vzniká většina startupů, většina myšlenek se rodí tam, alespoň tedy v rámci Evropy. ČR ale možná v přepočtu na obyvatele bude už na druhém místě. Máme velké množství firem, které aktivně tlačí výzkum a vývoj dronů. Naše skupina je v rámci ČR a možná i Evropy relativně silný hráč. Další evropskou dronovou velmocí je Španělsko, kde je také velká a silná skupina. Od nás odchází řada lidí, kteří mají znalost o dronech na světové úrovni, a to samozřejmě pomáhá i lokálním firmám. U nás nyní vzniklo několik firem, které jsou ve světě vidět, a jež mají zajímavá řešení, která třeba nikdo jiný nemá.
Máme v současné době dostatek specializovaných pracovišť s vyškolenými odborníky na robotiku kromě ČVUT?
V ČR je takových pracovišť jako naše více, mohu zmínit například tým na brněnském VUT. Vznikají i nové dronové skupiny, například v Ostravě, drony také velmi podporuje Plzeň. Takže to není jen Praha, i když my jsme asi nejvýraznější. Naše skupina má už přes 35 lidí, kteří se zabývají jen drony. Poptávka po skvělých lidech v této oblasti je samozřejmě ohromná. Vidím to u naší skupiny, kde kolegové dostávají mnoho nabídek ze zahraničí. Například můj postdoktorand byl nyní ve Švýcarsku v jedné z nejlepších skupin na světě, kam se dostal prakticky ihned. Na robotiku hodně sázejí i velké společnosti, jako je Google nebo Meta, a drony tam jsou po autonomních autech v jejich robotických téma číslo dvě. Určitě je zajímavé, že vzdušná robotika předběhla vývoj té pozemní, protože aplikovatelnost je u vzdušné robotiky širší.
(Foto: ČVUT)
Jaká je podpora ze strany státu, pokud jde o nové technologie a inovace?
I když si mnozí stěžují, že podpora státu v tomto není dostatečná, já si nemyslím, že je to tak špatné. Když to srovnám s ostatními univerzitami, tak my jako ČVUT máme podporu excelentní. Jsme schopni peníze, které od státu dostaneme, využít opravdu tam, kde si myslíme, že to má smysl, kde to přinese další příležitosti a potažmo další projekty. Máme hodně národních projektů, myslím si, že více, než mají jiná robotická pracoviště ve světě.
Všichni musejí bojovat o evropské projekty, kde šance je získat je velmi malá. Snažíme se je také získávat, máme evropské projekty, ale popravdě řečeno je to pro mě spíše otázka prestiže, než aby mi peníze z nich zaplatily lidi, které ve skupině mám. My jsme z velké části placení národními projekty nebo firmami. U firem už je to možná ze 40 %. Je tu mnoho dotačních příležitostí, podporovány jsou i drony. Myslím si, že komise, které ty peníze přidělují, vnímají, že my se je snažíme utrácet smysluplně a účelně, a že výsledky vždycky máme a splníme všechno, co si naslibujeme. Takže z mého pohledu se stát výzkum robotiky a umělé inteligence podporovat snaží.
Jak vnímáte propojenost akademické, komerční a státní sféry ohledně dronových technologií a jak podle vás tato synergie funguje? Vykazuje v nějakém ohledu nějaký zásadnější problém, na který třeba narážíte pravidelně?
Ne, z mého pohledu to funguje velmi dobře. Je třeba říci, že v mnoha státech je pro výzkum dronů stopkou jejich legislativa. Mají problémy se zbytečně přísnou regulací dronů a lidé z těchto států přicházejí k nám, protože my se s Úřadem pro civilní letectví (ÚCL) dokážeme dohodnout. ÚCL u nás funguje na principu zodpovědnosti. Když někdo k provozu dronů přistupuje odpovědně, tak mu to povolme a nebraňme třeba i velkým věcem. U státních institucí jsou dobře nastaveny komunikační kanály, i mezi ČVUT a ÚCL je tým, který spolupracuje. Dokážeme díky tomu získat povolení prakticky na cokoli, co je rozumné. Pokud je to rozumné, tak to státní instituce povolí. V tomto ohledu musím ÚCL pochválit, protože nám velmi vychází vstříc. Podobně je to u firem, kde funguje velmi dobře dronová aliance firem, jejímiž členy jsou i akademičtí pracovníci a prakticky všechny skupiny, které se drony zabývají. Aliance pořádá pravidelné konference, jež jsou hojně navštěvované, a dává nám dost prostoru prezentovat naše výsledky, aby firmy věděly, kam se obor za rok zase posunul. Obdobně my vidíme, jaké jsou potřeby firem. Je řada českých firem, s nimiž jsme spolupracovali a spolupracujeme, a tato kooperace je oboustranně výhodná.
Vy jste v jednom rozhovoru řekl, že se nesoustředíte na běžné drony na ovládání, ale na aspekt co největší autonomie. Je možné se ve stupni autonomie dronů posunout ještě dál a existuje vlastně v tomto ohledu nějaká hranice?
My se v souvislosti s drony nyní stále více zaměřujeme na to, aby se dron stal spolupracovníkem člověka a dokázal se s ním i nějakým přirozeným jazykem bavit, jako tomu je třeba u chatovacích robotů. Máme v současnosti podaný projekt, v jehož rámci bychom chtěli zkusit vzít tyto nástroje umělé inteligence a dronům dát ,,uši a pusu“. Jak jste správně řekl, my se nezabýváme vývojem dronů na ovládání, ale snažíme se vyvíjet drony autonomní. Tyto drony létají samy, reagují na prostředí, dokáží v průběhu letu měnit plány, takže už začínají být autonomní. Stále se jim ale musí předprogramovat jejich úloha.
Představte si, že se ztratí dítě v lese. Přijde robotik a ve spolupráci s policisty nebo s člověkem, kdo vede pátrání, nastaví hranici míst, kde by se měl dron použít, a převede povely koncových uživatelů do robotické řeči. Pro mě by ale bylo zajímavé tam toho robotika nemít. Velitel zásahu přijde k robotickému systému a řekne, že cílem dnešní akce je najít ztracené dítě, policisté prohledávají tady tuto oblast, drony pomozte jim v místech, kam se obtížně dostanou. A teď ten robotický systém sám odpoví: „V blízkém okolí jsou skály, je možné, aby se tam to dítě dostalo?“. Policista pak řekne: „Pravděpodobně ne, protože je to čtyřleté dítě.“ Robot posléze zareaguje: „Chápu, takže se vydám prohledat tamto rákosí, kde by mohlo uváznout“. A žádný konkrétní povel robotika tak nebude potřeba. Toto bude zřejmě další stupeň autonomie. Cílem je, že uživatel systému nepozná, že komunikuje s robotem, ale bude si myslet, že s vyškoleným expertem, který má speciální znalosti, zkušenosti a schopnosti.
(Foto: ČVUT)
Konstrukce autonomních dronů není jistě jednoduchou a ani levnou záležitostí. Co je z vašeho pohledu nejobtížnější fází v průběhu vývoje autonomního dronu a v jaké fázi případně vznikají potíže?
Pokud se bavíme o plně autonomním robotovi, který musí svým senzorickým vybavením reagovat na své prostředí, tak samozřejmě cena těch senzorů je vysoká, nicméně s časem klesá, takže se více a více otevírají možnosti, kde robotické řešení bylo příliš drahé. Pomáhá nám i automotive, protože autonomní vozidla vyžadují podobné senzory, jaké používáme my. Takže se zlevňují 3D LIDARy, kamery apod., protože autonomní auta představují větší trh, a přece jen si lidé zvykli dát milion za auto, ale ne milion za dron.
Co se týká největších obtíží a problémů ve vývoji dronů, je to velmi komplexní systém, který vyžaduje multidisciplinární znalost. Já to vnímám tak, že jsme se výrazně posunuli, až když jsme tu měli 10 a více lidí, přičemž ideální je mít tady 35 výzkumníků, protože u vývoje dronu musíte mít člověka, který dělá elektroniku, který je ,,hardwerář", sestavuje rámy, vyřeší správně konektory, aby se neodpojovaly apod. Dále potřebujete mít člověka, jenž řeší vlastní řízení dronu, aby byl stabilní a letěl tak, jak má. Pak také potřebujete člověka, který dělá plánování, počítačové vidění, lokalizaci dronu, komunikaci. To jsou všechno vědní obory, v nichž tady lidé dělají dizertace. A když se to celé sestaví dohromady, tak je z toho 15 cm velký dron, který umí proletět jeskyní. Co nyní představuje asi největší problém, který brání tomu, aby autonomní drony už byly všude kolem nás, je spolehlivost. Ta u nich zatím ještě není stoprocentní. V tuto chvíli fungují sice zhruba z 95 %, průmysl však vyžaduje 100 %. To ale ještě nějakou dobu potrvá, podle mě tak tři, čtyři roky.
Vím, že vyvíjíte autonomní drony, které by mohly být využitelné v armádě. Jak konkrétně by drony mohly armádě pomoci?
My nemáme žádný výzkum, který by byl orientován vojensky, takže v tomto segmentu se nepohybujeme. Dovedu si však představit podobné využití jako v civilním sektoru, to znamená úlohy typu Search & Rescue. My jsme byli nedávno poměrně úspěšní v soutěži, kterou vypsala americká vojenská agentura DARPA. Nyní má být nové kolo, které je zaměřeno na triáž, kdy medici přijdou na bojiště a třídí raněné podle jejich stavu. Takže DARPA nyní vypsala soutěž, ve které by to chtěla udělat autonomní. To dává smysl, protože robotické řešení, které by to dokázalo, tady je. Je jasné, že na bojišti přijít o dron, který má na sobě nějakou kameru a nějaký jednoduchý lékařský přístroj, stojí výrazně méně než jakýkoli vycvičený voják. Drony mohou armádě posloužit i pro průzkumné účely, což se nyní ukazuje v rusko-ukrajinském konfliktu. Dovedu si také představit, že některé technologie, na kterých se nyní pracuje, dokáží u dronů vyřešit problémy s rušením GPS či komunikace.
(Foto: ČVUT)
Projevila již česká armáda nějaký zájem o konkrétní spolupráci s vaší fakultou?
S naší fakultou asi ano, pokud jde o naši skupinu, tam žádná nabídka momentálně neběží. Kdyby nějaká nabídka přišla, budeme to minimálně na úrovni katedry projednávat. Můj osobní názor je, že bychom se měli chovat zodpovědně, a pokud by to bylo v našich silách, tak naší armádě pomoci, ať už naším know-how, nebo vyškolením jejích specialistů. Já bych se tak spolupráci s armádou nebránil, ale jak jsem už řekl, v současnosti žádný vojenský projekt nemáme. Každopádně bychom určitě nechtěli dělat dron, který by zabíjel lidi.
Čeho konkrétně se týkala soutěž, kterou agentura DARPA vypsala?
DARPA pořádala program SubT Challenge, v jehož rámci jsme vyvíjeli systém, který byl sice určený pro ni, ale naše zapojení bylo motivováno opět již zmíněným Search & Rescue. Cílem bylo vyvinout systém, který dokáže velmi rychle najít v zavaleném dole horníky nebo v jeskynním komplexu speleology. Oni požadovali souřadnice cíle, ať už proto, aby tam vyslali záchranáře, nebo proto, aby tam seshora dokázali provrtat tunel. Tato spolupráce nám určitě přinesla hodně, hlavně mnoho nových znalostí a zkušeností. Byla to velmi profesionálně udělaná soutěž s excelentní organizací, které se účastnily opravdu špičkové týmy.
(Foto: ČVUT)
Jak vidíte budoucnost dronů a jejich praktické využití? Nemáte pocit, že tato technologie, která má hlavně pomáhat, je v poslední době spíše zneužívána, viz třeba válka na Ukrajině, kde jsou ve velkém používány íránské sebevražedné drony?
Je jasné, že je možné zneužít každou technologii. Z mého pohledu je to však u dronů jen nepatrná špička ledovce. Samozřejmě pokud někdo pošle dron na nějakou rafinérii, tak to proběhne celosvětovým tiskem, i když to byl třeba jen jeden případ nebo škody, které takový dron způsobí, jsou minimální ve srovnání s tím, co drony přinášejí. Je řada odvětví, kde bychom si už ani nedovedli představit drony nevyužívat. Samozřejmě je tu jisté riziko v tom, že vědecká komunita nejen v oblasti dronů veškerý svůj výzkum sdílí, ať už v podobě publikací, nebo nově i kódů, takže nemůže úplně zabránit tomu, aby tyto informace někdo nezneužil. To ale neznamená, že bychom měli s výzkumem dronů přestat a tyto prostředky přestat používat.