Dienstag, 9. Juli 2013

Unterwasser-Roboter bilden "intelligenten Schwarm"


Unterwasser-Roboter des Typs Lily im Einsatz unter Wasser
| Copyright/Quelle: uni-graz.at

Graz (Österreich) - Österreichische Wissenschaftler und Ingenieure haben den bislang weltrgößten Unterwasser-Roboterschwarm autonomer Tauchroboter getestet. Inspiriert vom Verhalten sozialer Insekten, treffen die miteinander kommunizierenden Roboter ihre Entscheidungen wie ein gemeinsames Gehirn. Damit bildet der Roboter-Schwarm die erste Stufe in der Erforschung von Mechanismen, die es künftig U-Boot Schwärmen ermöglichen sollen, in Gewässern Giftmüll oder versunkene Gegenstände, wie Blackboxes von Flugzeugen, problemlos zu finden.

Seit April 2011 koordiniert das "Artificial Life Lab" der Karl-Franzens-Universität Graz unter der Leitung von Thomas Schmickl das internationale EU-Projekt "CoCoRo" (Collective Cognitve Robot). Das Besondere an dem Projekt sei, dass der Unterwasser-Roboterschwarm als Ganzes ein einfaches "kollektives Bewusstsein" entwickelt.


"Die einzelnen U-Boote sind sich der gesamten Schwarmgröße (die sich jederzeit beliebig ändern kann) bewusst und lassen dies in die Schwarm-Entscheidungen einfließen", erläutern die Forscher. "Entscheidungen trifft der Schwarm dann in seiner Gesamtheit, wie das auch bei sozialen Insekten (Bienen, Ameisen, Wespen) passiert. Die Programme der einzelnen Roboter sind auch vom Verhalten dieser Lebewesen inspiriert."


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Wesentlicher Vorteil dieser Herangehensweise ist, dass der Schwarm in seiner Gesamtheit Aufgaben lösen kann, die weder der einzelne von Menschen gesteuerte Roboter noch eine Gruppe dieser Exemplare überhaupt bzw. auf annähernd hohem Niveau lösen könnte. "So kann sich der Schwarm bei Aufgaben - wie dem Finden von Giftfässern in trüben und turbulenten Meeres-Regionen - immer wieder an geänderte Umwelt- oder Strömungsverhältnisse anpassen. Selbst wenn einer oder mehrere der Schwarmroboter ausfallen, können die anderen trotzdem ihre Aufgabe erfüllen, ohne dass Menschen eingreifen müssen und die Suche von Neuem gestartet werden müsste."


Der CoCoRo-Schwarm im Einsatz


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Die technische Herausforderung ist die Fähigkeit der Roboter im dreidimensionalen Raum in der Gruppe zu navigieren und dort miteinander zu kommunizieren. Ähnlich wie Tiere sind sie mit verschiedenen "Sinnen" ausgestattet und kommunizieren mit "blue-light", elektrischen Potenzialfeldern, Schall und Funk.


Das CoCoRo-Schwarmsystem besteht aus einer Basisstation an der Wasseroberfläche, über die Menschen mit dem Schwarm interagieren können, sowie dem Schwarm selbst, der unter Wasser auf Suchmission unterwegs ist. Über GPS oder andere globale Daten können Botschaften wie Wetter oder Strömungsdaten über die Basisstation in den Schwarm eingefüttert werden oder kann der Schwarm selbst seine Erkenntnisse (Koordinaten des Fundortes einer Blackbox) an den Menschen senden.


Einer der 20 kleinen Roboter lässt sich problemlos auf einer Hand balancieren. | Copyright/Quelle: uni-graz.at

Zu Projektende im Jahr 2014 sollen neben der Basisstation 20 Schwarm-Roboter vom Typ "Lily" und 20 Schwarm-Roboter vom Typ "Jeff" in Betrieb sein. Bereits jetzt, mit 20 Robotern, ist der CoCoRo-Schwarm der welt-größte autonome Unterwasser-Roboterschwarm. "Mit diesem Schwarm werden einerseits Mechanismen der Intelligenz bzw. des kollektiven Bewusstseins erforscht, andererseits bieten die Forschungsergebnisse die Basis für Folgeprojekte, bei denen die neue Technologie in größere Roboter eingesetzt werden kann", so die Forscher abschließend. "Deren Ziel es ist, nach bestimmten Gegenständen wie Giftmüll-Behältern, Blackboxes oder Lecks in Pipelines zu suchen."


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