Nieuw wereldrecord zwermvliegen met drones

Grootste zelfstandige zwerm van drones ooit

Bij een zwerm vogels is er géén centrale leider. Elke vogel bepaalt afzonderlijk waar hij heen vliegt en hoe ze bij elkaar blijven in een zwerm. "Dat proberen wij na te bootsen", vertelt computerwetenschapper Tamás Nepusz van de Eötvös Loránd University in Budapest. Door goed naar het zwermgedrag van dieren te kijken, lukte het samen met zijn collega, technisch natuurkundige Gábor Vásárhelyi en Kunstmatige Intelligentie-onderzoeker Guszti Eiben van de Vrije Universiteit een zwerm van 57 drones zelfstandig te laten vliegen. Dus zonder aansturing vanaf de grond. Hiermee vestigden ze een wereldrecord met de grootste autonome zwerm tot nu.

Niet individueel, maar echt samen

Het wereldrecord voor het grootste aantal samen vliegende drones is zo’n 2000. Maar dat zijn individuele drones met een eigen voorgeprogrammeerde vluchtroute. Dus dan hebben de drones eigenlijk niets met elkaar te maken. De 57 drones van de Hongaarse onderzoekers besturen zichzelf. Ze communiceren voortdurend met elkaar en nemen zelf besluiten.

Dat was niet makkelijk, vertelt Gábor Vásárhelyi. De drones moeten afstand van elkaar houden, hun bewegingen synchroniseren, obstakels ontwijken en omkeren bij een muur. “En dat waren vaak tegenstrijdige eisen.” Een zwerm moet stabiel én flexibel zijn. Stabiel om bij elkaar te blijven en niet te botsen, en flexibel om op de omgeving te kunnen reageren. Maar hoe?

Zo maakt een zwerm keuzes

Een zwerm heeft geen leider, vertelt ook bioloog Charlotte Hemelrijk van de Rijksuniversiteit Groningen. De dieren doen individueel hetzelfde en ze letten daarbij op slechts zeven buren. Elk individu volgt drie eenvoudige regels: niet botsen, in de buurt blijven van anderen en dezelfde kant op bewegen als de buren. Wie voor of achteraan vliegt maakt voor een individu niet uit.

Zo kan een enorme zwerm van 20.000 vogels gezamenlijk bewegen. Want als iedere vogel op zeven buren let, dan zijn ze indirect allemaal met elkaar verbonden. Deze ‘verketening’ verklaart dat als er aan de zijkant van de zwerm een aantal vogels naar links gaan, uiteindelijk de hele zwerm naar links gaat. Door de verbindingen tussen de vogels trekken ze elkaar mee.

Deze regels kun je een robot zoals een drone ook meegeven. Maar om een groep drones er echt als een zwerm uit te laten zien, is het wel noodzakelijk om de vliegbeweging van een vogel mee te nemen. Want een drone is geen vogel. Vogels kantelen over hun zij in een bocht en vliegen met een vaste snelheid. Daarnaast willen ze in de buurt van hun slaapplaats blijven. Ze vliegen daar in rondjes boven.

Gouden tip

De gouden tip om de drones écht te laten zwermen kwam van Kunstmatige Intelligentie onderzoeker Guszti Eiben. Hij kwam met het idee om gebruik te maken van ‘evolutionaire optimalisatie’. Dat houdt in dat de onderzoekers in een simulatie geautomatiseerd vele pogingen deden om de ‘drones’ zwermgedrag te laten vertonen. De pogingen die succesvol waren, evolueerden verder. Om dit zo door te laten ontwikkelen tot steeds beter zwermgedrag. Net zoals evolutie binnen het dierenrijk: de best aangepaste dieren overleven en ontwikkelen zich geleidelijk verder van generatie op generatie.

Het leger

Het leger toont vaak interesse voor de zelfstandige zwerm van de Hongaarse onderzoekers. Ook aan TU Delft werken wetenschappers aan een autonome zwerm mini-drones, met een toepassing die voor het leger interessant is. Guido de Croon en Kimberly McGuire brengen daar met mini-drones razendsnel zelfstandig een onbekende omgeving in kaart. Dit kan erg nuttig zijn op locaties die voor mensen te gevaarlijk zijn om te betreden.

Benieuwd naar het hele verhaal? Bekijk De Kennis van Nu: Het geheim van de zwerm

NPO Radio 1 houdt je dagelijks op de hoogte over de laatste ontwikkelingen in de wetenschap

Dagelijks tussen 17.00 en 18.30 uur in Nieuws en Co
Iedere werkdag van 02.00 tot 04.00 uur in Focus
En wanneer je maar wil in podcast Focus Wetenschap