Komunikace pod vodou byla dlouho hlavní překážkou pro autonomii podmořských dronů. Startup Skana Robotics ale vyvinul systém, který umožňuje těmto strojům navzájem si předávat data bez nutnosti vynoření. Díky tomu mohou fungovat jako skutečné roje, plnit mise bez přímého řízení a revolučně měnit průzkum i ochranu oceánů.
Průzkum a využívání podmořského prostoru byly v minulosti omezeno nejen tlakem vody a tmou, ale i něčím tak základním, jako je komunikace. Na rozdíl od vzduchu nebo vesmíru, kde se rádiové vlny mohou snadno šířit, jsou pod vodou signály rychle utlumeny nebo zkresleny, což nutí podvodní vozidla vynořit se, aby mohla vysílat data nebo přijímat příkazy z hladiny. Tento požadavek nejen omezuje jejich autonomii, ale může ohrozit citlivé mise nebo vystavit zařízení nepřátelskému prostředí.
Výsledkem je, že navzdory skutečnosti, že více než 70 % povrchu planety pokrývají oceány, je podrobně zmapován pouze relativně malý zlomek mořského dna a mnoho kritických operací – od inspekce infrastruktury po monitorování životního prostředí – zůstávají nákladné, časově náročné a závislé. Podvodní robotika se již léta snaží tento obraz změnit, ale „komunikační bariéra“ je stálou překážkou.
To se začíná měnit díky technologickému průlomu, který by mohl přeměnit bezpilotní podvodní plavidla neboli UUV (Unmanned Underwater Vehicles) ve skutečně spolupracující a autonomní flotilu. Namísto izolovaných robotů pracujících samostatně by se chovala jako koordinovaný tým schopný sdílet úkoly, předávat si poznatky a společně reagovat na dění pod vodou.
Startup Skana Robotics se sídlem v Tel Avivu vyvinul software, který umožňuje skupinám těchto ponořených robotů vzájemně si vyměňovat informace, aniž by se museli vynořit, udržovat nepřetržitý tok dat a provádět koordinovaná rozhodnutí v reálném čase pod vodou. Tato schopnost je klíčovým vylepšením jeho platformy pro řízení flotily nazvané SeaSphere, která je navržena tak, aby organizovala složité operace s více jednotkami a minimalizovala přímé zásahy člověka během mise.
Doposud byla podvodní vozidla často samostatnými jednotkami, které jednaly odděleně, nebo se spoléhala na lidského operátora na hladině, který přijímal pokyny a odesílal data. To nejen snižovalo efektivitu, ale také ztěžovalo provádění koordinovaných akcí mezi několika drony rozmístěnými v rámci rozsáhlé mise, například při monitorování kritické infrastruktury, obraně přístavů nebo kontrole podmořských kabelů spojujících kontinenty. V mnoha případech musel každý dron následovat, která sloužila jako komunikační „most“, což prodražovalo a komplikovalo jakoukoli dlouhodobou operaci.
Nová platforma společnosti Skana umožňuje každé jednotce nejen sdílet relevantní data, jako jsou zjištěné překážky, identifikované hrozby nebo anomálie prostředí, ale také automaticky upravovat své chování na základě toho, s čím se setkali nebo rozhodli ostatní roboti. Když jeden z nich zjistí nebezpečí, ostatní tuto informaci obdrží a mohou dokonce bez přímého zásahu člověka změnit směr, upravit rychlost nebo převzít nové úkoly při zachování souladu s původními cíli mise.
„Komunikace mezi plavidly je jednou z hlavních výzev při nasazení operací s více oblastmi a více vozidly,“ vysvětluje Idan Levy, generální ředitel společnosti Skana Robotics. Problém, který řeší, spočívá v tom, jak nasadit stovky bezpilotních vozidel v rámci jedné operace, sdílet data, komunikovat na hladině i pod vodou. Nejde jen o propojení několika robotů, ale o škálování na skutečné podvodní roje schopné pokrýt obrovské oblasti, aniž by došlo k přesycení komunikace nebo ztrátě kontroly nad misí.
Tento přístup funguje nejen pro logistické nebo civilní úkoly, jako je zabezpečení zásobovacích tras, ochrana podmořských kabelů nebo monitorování pobřežních zdrojů, ale má také potenciální využití v oblasti obrany, kde by dynamická flotila autonomních ponorek mohla reagovat rychleji a pružněji než jednotky řízené z povrchového centra. Například v případě konfliktu by několik UUV mohlo diskrétně hlídkovat v oblasti, sdílet informace o podezřelých kontaktech a automaticky se přesunout, aby vyplnily mezery, pokud je jedna z nich poškozena nebo ztratí spojení.
Zdroj: Youtube.com
Klíčem k tomuto pokroku je, že nahrazuje závislost na centrálním řízení na povrchu distribuovaným systémem společného rozhodování, což bylo donedávna známo pouze u rojů leteckých dronů nebo pozemních sítí. Pod vodou tento druh koordinace vyžaduje algoritmy schopné vypořádat se se slabou komunikací, zpožděním přenosu a nepředvídatelným prostředím. Řešení společnosti Skana toho dosahuje integrací inteligence do každého člena flotily, což umožňuje každému dronu interpretovat přijaté informace a jednat podle nich, vždy v souladu s celkovým plánem mise.
Pro pochopení této výzvy je dobré si uvědomit, že v oceánu jsou rádiové vlny velmi rychle pohlcovány a šíří se jen několik metrů. Proto se většina podvodních systémů spoléhá na akustickou komunikaci, tj. podvodní zvukové signály, podobné těm, které používají velryby nebo delfíni. Tyto signály se mohou šířit na kilometry daleko, ale mají velmi omezenou šířku pásma (za sekundu se přenese jen málo informací) a trpí ozvěnou, šumem v pozadí a značným zpožděním. Koordinace flotily v těchto podmínkách je mnohem složitější než u leteckých dronů připojených přes WiFi nebo satelit.
Skana vychází z této fyzikální reality, ale kombinuje ji s oportunistickými a síťovými komunikačními technikami: Každé vozidlo funguje jako uzel, který předává informace, když má příležitost, ukládá data, když je spojení slabé, a upřednostňuje pouze skutečně kritické zprávy. Podvodní síť se tak nespoléhá na jediný dokonalý kanál, ale přizpůsobuje se komunikačním oknům, která vznikají při pohybu robotů.
Současně platforma SeaSphere integruje algoritmy umělé inteligence a distribuované plánování. Namísto toho, aby řídicí centrum vysílalo každý příkaz, je mise rozdělena na cíle a pravidla: jakou oblast pokrýt, jakým rizikům se vyhnout, jaký druh dat shromáždit. Každé UUV se lokálně rozhoduje, jak nejlépe přispět k těmto cílům, a vyjednává se svými „kolegy“ o rozdělení úkolů. Pokud jeden robot zjistí, že se mu vybíjí baterie, může předat část své hlídkové oblasti jinému; pokud jeden najde zajímavý bod, může zavolat posily, aby jej podrobněji prozkoumaly.
Takový přístup připomíná roje leteckých dronů, které již byly testovány v rámci vojenských a civilních demonstrací, kdy desítky malých zařízení létají koordinovaně, aniž by operátor musel řídit každé z nich. Rozdíl je v tom, že pod vodou je „konverzace“ mezi roboty mnohem pomalejší a hlučnější, což vyžaduje návrh extrémně robustních komunikačních protokolů a větší autonomii rozhodování každého vozidla, aby nebylo závislé na neustálých pokynech.
Skanova vize zapadá do širšího trendu v mořské robotice. Agentury, jako je NOAA (Americká agentura pro oceány a atmosféru) a NATO, již léta prosazují využití autonomních podvodních vozidel pro úkoly, jako je sledování min, mapování mořského dna nebo monitorování mořských proudů a volně žijících živočichů. Většina těchto misí se však spoléhala na to, že roboti pracují spíše samostatně, s podrobným předběžným plánováním a malým prostorem pro improvizaci skupiny, pokud se na místě něco změní.
S platformami, jako je SeaSphere, se scénář mění: mise mohou být otevřenější a přizpůsobivější. Namísto programování každé trasy na milimetr přesně je definován rámec cílů a flotila je ponechána, aby našla nejlepší způsob, jak je splnit. To je zvláště užitečné v dynamických prostředích, jako jsou pobřežní oblasti s měnícími se proudy, oblasti s hustou námořní dopravou nebo regiony postižené extrémními událostmi (bouře, úniky, podmořská zemětřesení).
Potenciální využití sahá daleko za hranice obrany. V civilní a vědecké sféře by síť podmořských dronů, které spolu „komunikují“, mohla:
- Kontrolovat kritickou infrastrukturu – Ropovody, ropné plošiny, větrné elektrárny na moři, telekomunikační kabely – nepřetržitě a bez nutnosti vysílat potápěče nebo podpůrná plavidla.
- Mapovat mořské dno s větším rozlišením a rychlostí, rozdělit práci mezi desítky robotů, které se koordinují, aby se nepřekrývaly a vyplňovaly mezery.
- Monitorovat životní prostředí, měřit teplotu, slanost, hladinu kyslíku nebo přítomnost znečišťujících látek a autonomně reagovat na anomálie, jako je ropná skvrna nebo únik chemikálií.
- Podporovat pátrací a záchranné mise, například po potopení lodi nebo havárii letadla na moři, kdy by několik UUV mohlo souběžně prohledávat rozsáhlé oblasti a rychle sdílet všechna důležitá zjištění.
Na straně průmyslu slibuje automatizace pod vodou také snížení nákladů. Pravidelné inspekce námořní infrastruktury často vyžadují specializovaná plavidla, potápěčské vybavení a okna s dobrým počasím. Flotila autonomních bezpilotních letounů, která je schopna koordinovat a komunikovat bez závislosti na hladině, může mnoho těchto úkolů provádět častěji a s menším počtem pracovníků, a odhalit tak problémy dříve, než se stanou vážnými poruchami.
Zdroj: Youtube.com
Tento vývoj samozřejmě přináší i nové výzvy. Jednou z nich je kybernetická bezpečnost: mají-li si podvodní drony vyměňovat data a autonomně se rozhodovat, je nezbytné zajistit, aby komunikace byla šifrovaná a aby byl systém odolný proti pokusům o rušení nebo falšování. Další výzvou je interoperabilita: V budoucnu budou muset flotily různých výrobců a zemí pravděpodobně spolupracovat, což vyžaduje společné komunikační standardy a otevřené nebo alespoň kompatibilní protokoly.
Existují také právní a etické otázky. Například použití podvodních rojů ve vojenském kontextu znovu otevírá debatu o míře autonomie přijatelné v obranných systémech a o tom, kdo je nakonec odpovědný za rozhodnutí učiněná strojem v prostředí, kde je lidský dohled omezen. Na civilní úrovni bude nutné definovat regulační rámce, které stanoví, jak a kde mohou tito roboti působit, zejména v oblastech s vysokou ekologickou hodnotou nebo v blízkosti citlivých infrastruktur.
Na technické úrovni samotná vědecká komunita pokračuje ve zkoumání nových forem podvodní komunikace, které by mohly doplnit nebo částečně nahradit tradiční akustiku. Výzkum probíhá například v oblasti podvodní optické komunikace založená na modrých nebo zelených světelných paprscích, které mohou přenášet velké množství dat na krátké vzdálenosti, nebo v oblasti hybridních systémů, které kombinují akustické, optické a dokonce nízkofrekvenční signály pro různé rozsahy a typy informací. Platformy, jako je ta od společnosti Skana, jsou navrženy tak, aby tyto technologie integrovaly, jakmile se rozvinou.
Souběžně s tím na tyto schopnosti sázejí velké technologické a obranné společnosti. Programy, jako je velkoprostorové bezpilotní podmořské vozidlo amerického námořnictva nebo iniciativy NATO na vytvoření interoperabilních sítí senzorů a podmořských vozidel, ukazují na budoucnost, v níž bude oceán mnohem více vybaven přístroji a monitorován než dnes. Hlavní rozdíl bude spočívat v tom, že díky autonomii a distribuované komunikaci nebude potřeba, aby na každý pohyb dohlížel lidský operátor: roboti se budou moci organizovat mezi sebou a udržovat stálou přítomnost pod mořem.
Zdroj: Youtube.com
Tento pokrok je krokem k budoucnosti, v níž budou autonomní podvodní flotily fungovat stejně hladce jako roje leteckých dronů koordinovaných umělou inteligencí, což otevře možnosti vědeckých, průmyslových a bezpečnostních aplikací, které byly dosud omezeny obtížností podmořské komunikace. Pokud bude tento trend pokračovat, je pravděpodobné, že za několik let bude stejně běžné hovořit o „sítích podvodních robotů“, jako je dnes běžné hovořit o družicích na oběžné dráze nebo senzorech připojených k zemi.
V konečném důsledku jde o to, abychom lépe porozuměli oceánu, na němž jsme závislí z hlediska klimatu, biologické rozmanitosti, obchodu a energie, ale který zůstává z velké části neznámý, a abychom jej mohli lépe spravovat. Poskytnout podmořským dronům schopnost vzájemně komunikovat a provádět autonomní mise není jen technologický úspěch: je to klíčová součást integrace podmořského světa do digitální infrastruktury 21. století.
Techzpravy.cz
DámskýDeník.cz|
JakZdravě.cz|
Chalupáři-Zahrádkáři|
adbz.cz|
HlídacíPes.org|
MMAMAG.cz|
Kód Enigma|
Žena.cz|
FAJNTIP.cz|
Náš REGION|
AutoŽivě.cz|
Poudree.cz|
ArmádníZpravodaj.cz|
Aktuálně.cz - Sport|
Cooky.cz|
i60.cz|
Trendy svět|
