Krävs både kaos och ordning för att leda drönarsvärmar

– Vårt projekt handlar om att utforska och förstå hur man utformar autonoma system-av-system, exempelvis svärmar av drönare, så att en operatör kan leda och kontrollera systemet på ett säkert och effektivt sätt, säger Oscar Bjurling, doktorand vid RISE.

HISOS, Human interaction with intelligent systems-of-systems, är ett spännande doktorandprojekt som handlar om att förstå hur en mänsklig operatör ska kunna leda ett system, i det här fallet en svärm av autonoma drönare, som gör saker på delvis eget bevåg.
Utöver operatörens kognitiva utmaningar är drönarsystemets svärmbeteende ett centralt problem.
– Precis som i ett fiskstim eller fågelflock påverkar en individs rörelse de närmaste grannarnas rörelser, en interaktion som ger upphov till ett globalt beteende för hela kollektivet, förklarar Oscar Bjurling, institutsdoktorand i kognitionsvetenskap hos RISE via Linköpings universitet.

Fördelar med svärmbeteende
I sitt forskningsprojekt studerar han hur människor interagerar med autonoma system-av-system, främst drönarsvärmar. I praktiken innebär det att identifiera användarbehov med avseende på exempelvis information, interaktion, kontrollerbarhet, eller visualisering, och att designa system och gränssnitt (HMI) som gör det möjligt för en ensam operatör att styra och samverka med en svärm av drönare som delvis tar egna beslut.
Oscar berättar att svärmbeteendet har vissa fördelar när det kommer till artificiella system.
– Det behöver inte ha en ledare vilket är bra eftersom det då inte finns en svag punkt som kan få hela systemet att kollapsa om den slås ut. En annan fördel är skalbarheten, att flera enheter i systemet reagerar likadant, oavsett antal enheter är det samma eller liknande principer som styr deras beteende.

Utmaningar
Problemet är svårigheten för klassiska styrmetoder att leda en svärm utifrån utan att strypa fördelarna med dess globala gruppbeteende. Utmaningen handlar därför mer om att kunna påverka svärmen som en lagledare och mindre om att ha kontroll.
– Vi vill ta vara på fördelarna och minimera nackdelarna som i det här fallet är den bristande kontrollen. Vi måste hitta en balans mellan kaos och ordning för att få till en effektiv och säker styrning av drönarsvärmar eller andra intelligenta system-av-system med emergent beteende, förklarar Oscar.
Rego Granlund, senior forskare och projektledare inom Samverkande Autonoma System på avdelningen för Industriella System, Division Digitala System vid RISE, har forskat inom området ledningssystem och simulering för studier av beslutstöd och automation inom ledningsdomänen sedan 1994. Han påpekar att projektet inte är begränsat till drönare utan omfattar autonoma enheter i stort.
– Tanken är att insikterna från HISOS ska generaliseras och användas för att designa andra autonoma system-av-system, till exempel autonom kollektivtrafik, transport- och logistiksystem och övervakningssystem. Det övergripande målet är att HISOS ska generera kunskap som i förlängningen kan tillämpas för att leda och kontrollera både luftburna, markgående och vattenburna fordon.
Forskningen som bedrivs i HISOS har också kopplingar till flera andra projekt inom RISE. Bland annat ger HISOS inspel till CONTROL-projektet som syftar till att utveckla en testbädd för simulering och ledning av autonoma system-av-system. Ett exempel på det är projektet Eyes-On-Scene som är inriktat på att studera hur en drönare kan assistera vid sök- och räddningsinsatser längs kusten. Där bidrar forskningen som görs inom ramen för HISOS med en inblick i hur flera drönare skulle kunna användas tillsammans i framtidens räddningsinsatser.

Klicka här för att läsa mer om HISOS