Drohnen im Schwarmflug - wissenschaft.de
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Bild der Woche

Drohnen im Schwarmflug

Foto: Zsolt Bézsenyi

Wie ein Wald aus Lichtern hebt sich dieses bunte Schauspiel gegen den dunklen Abendhimmel ab. Es handelt sich jedoch nicht um eine übergroße Kunstinstallation, sondern um die kleinen Lampen von 30 Drohnen. Indem die Quadrokopter in Langzeitbelichtung fotografiert wurden, ließen sich durch ihre Lichter die Flugbahnen im Bild festhalten. Das Besondere daran: Die Drohnen verhielten sich wie ein Schwarm und koordinierten ihre Flugbahnen selbstständig – ohne miteinander zu kollidieren, vom Wind abgedrängt zu werden oder gegen Hindernisse zu fliegen.

Mit diesem Freiluft-Versuch testeten Gábor Vásárhelyi von der Eötvös-Loránd-Universität in Budapest und seine Kollegen einen Algorithmus, der das Schwarmverhalten der fliegenden Roboter steuert. Für die Entwicklung ihres Algorithmus nahmen sich die Biophysiker die Evolution zum Vorbild. Ihre Software durchlief quasi mehrere Generationen: Zunächst simulierte das Team reale Flughindernisse wie Luftverwirbelungen oder Zeitverzögerungen bei der Signalübertragung von Drohne zu Drohne. Die eigentliche Selektion umfasste dann insgesamt 150 Generationen oder Runden, in denen die Forscher jeweils 100 verschiedene Algorithmen testeten. Die besten 10 bis 20 aus jeder Runde kamen weiter. Deren „Eigenschaften“, die etwa die Beschleunigung oder das Ausweichverhalten der Drohnen steuern, wurden dann an neue Algorithmen „vererbt“. So filterten Vásárhelyi und sein Team aus anfänglich zufälligen Parametern am Ende die beste Kombination heraus. Und der evolutionär „stärkste“ Algorithmus behauptete sich dann unter realen Bedingungen. Ihre Arbeit veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Science Robotics.

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