Martin Saska je jedním z největších českých expertů na vývoj dronů. Jeho tým na ČVUT má za sebou řadu experimentálních projektů, v nichž využil roje, kdy jednotlivé drony létají ve skupině a přitom samostatně, bez komunikace mezi sebou nebo s centrálou. Bez přímého řízení pilotem umí vnímat prostředí, spolupracují mezi sebou a řeší zadaný úkol. Jsou napěchované senzory a palubní inteligencí, takže zvládnou létat i bez signálu GPS v místech, kde by normální drony nemohly fungovat.
Drony, malé i velké, hrají důležitou roli ve válce na Ukrajině. Už se vám ozvala česká armáda?
Zatím ne. My primárně nechceme dělat vojenský výzkum, dělat drony, které by někoho zabíjely. Je nám ale jasné, že všechny technologie, které vyvíjíme, mají různé využití. Tomu se nikdo neubrání. Vnímám ovšem jako svoji osobní zodpovědnost, aby u nás zůstalo know-how využitelné i pro obranný sektor. Viděli jsme to na Ukrajině: než se k nim dostaly špičkové drony ze zahraničí, tak jejich armádě hodně pomohl tamní amatérský hobby klub. Kluci, kteří si hráli s drony a vylepšovali je díky 3D tiskárnám. Dokázali na jednoduché stroje přidělat malé bomby a shazovat je na tanky a do zákopů.
Videí se objevila spousta. Co na takové využití říkáte?
Je to šokující. V naší skupině máme několik Ukrajinců, kteří přišli většinou z univerzity ze Lvova, spolupracovali jsme s nimi už před válkou. Jedním z nich je Jurij a ten nás stále zásobuje záběry, co všechno se dá s malým dronem podniknout. Někdy je efektivita opravdu dechberoucí.
Proto je podle vás důležité budovat dronové know-how, i když ne primárně vojenské?
Ano. V momentě, kdy vás napadne cizí mocnost i pacifistům přestane vadit, že jejich drony v rámci obrany země pomáhají proti nepřátelské armádě. Věřím, že kdyby se nedejbože začalo válčit i u nás, tak naše know-how je řádově vyšší, než bylo před válkou na Ukrajině a že by se dokázalo velmi dobře uplatnit.
Překvapuje mě, že se ho stát už nesnaží využít.
Je to škoda, částečně to ale chápu. Když jsme vystavovali na veletrhu obranné a bezpečnostní techniky IDET, tak jsme tam byli trošku za exoty. Přišlo mi, že si obecně armádní představitelé myslí, že když to nemá aspoň šest metrů rozpětí křídel a nosnost pro stokilovou výbušninu, tak je to k ničemu. Jenže na konfliktu na Ukrajině se ukázalo, že miniaturizace je cesta a že průzkumné drony, které může mít voják u opasku, jsou velmi cenné. Na bojišti se ale objevily i problémy, které využití dronů ztěžují a kde je důležitá naše expertiza.
Co máte na mysli?
Jde o rušení GPS a komunikace mezi pilotem a dronem. My si s obojím umíme poradit, dlouhodobě to vyvíjíme pro civilní sektor. Devět z deseti dronů na světě jsou komerční stroje typu DJI, které na GPS spoléhají, takže její rušení je nejsnazší cesta, jak jich většinu vyřadit. Druhá věc je komunikace dronů mezi sebou. Když jich chcete mít ve vzduchu stovky nebo tisíce najednou, a v tu chvíli, kdyby měl každý s každým komunikovat, tak se to celé rozbije – a ani vás nemusí nikdo rušit. Když létáme třeba v jeskyních, tak tam GPS i radiový signál vypadne ihned. Tam nefunguje nic.
Proto musí vaše drony létat úplně samy?
Ano. Komunikaci využívají jen v momentě, kdy komunikovat mohou, a když ne, tak jsou plně autonomní.
Účastníte se soutěží DARPA, což je agentura amerického ministerstva obrany pro pokročilé výzkumné projekty. Uspěli jste například na akci Subterranean Challenge odehrávající se v podzemí. Jak to probíhalo?
Soutěž DARPA SubT byla vypsaná jako Search & Rescue, simulující krizový scénář například v metru nebo zavaleném dole. Drony měly za úkol najít lidi nebo jejich předměty, například mobil, a oznámit jejich pozici záchrannému týmu. Cílem bylo prostě získat 3D pozici přeživších a dron či pozemní robot se nemusel nutně vrátit.
Kde se to odehrává?
Létali jsme v nedostavěné jaderné elektrárně, ve zlatém dole u města Denver v Coloradu či v uhelném dole v Pittsburghu. Soutěžili jsme i v obřích jeskyních u St. Louis, kam na zimu na přívěsech parkují jachty. Byly to tak rozsáhlé prostory, že tam DARPA postavila model stanice metra s peronem i eskalátory, model přírodní jeskyně a model dolu.
Jak se na to můžete v českých podmínkách připravit?
Trénujeme například v pohraničních podzemních pevnostech nebo v Býčí skále v Moravském krasu. S tamními jeskyňáři to je potenciálně velmi užitečná spolupráce. Oni by rádi měli k dispozici dron, který by jim pomáhal dělat 3D model jeskyní. Dnes se tam musí doslova plazit se skenerem a těžko se jim dostává skrz úzké štěrbiny. Kdyby tam prolétl dron, zjistili by, jestli stojí za to chodbu rozšířit, aby se skrze ni procpal člověk.
Proč vlastně DARPA podobné soutěže pořádá?
Chtějí motivovat výzkumné týmy, aby se věnovaly výzvám, které považují za důležité a pomohly tak ve Spojených státech vybudovat relevantní znalost. Proto financují jen americké týmy – to, že finančně podpořili i naši robotickou skupinu, byla velká výjimka. Ukazuje to, že ve svém oboru patříme opravdu ke špičce. Mrzí mě, že podobné motivační akce nemáme i u nás: mohla by to pořádat česká armáda či ministerstvo obrany, nebo třeba NATO. Soutěže v reálném prostředí jsou fajn, protože ukážou, jak na tom kdo je a jak je daná technologie doopravdy vyspělá.
Přenesení poznatků z vývoje do praxe není tak jednoduché, že?
Přesně tak. Jsou vědecké skupiny, které své řešení otestují v laboratoři a řeknou, že zbytek je už jen technický detail. Ale v reálných podmínkách se zjistí, že jim vadí sluníčko, prach nebo písek na poušti. Na soutěžích je nejlepší, když vedou k řešení reálného problému v reálném prostředí.
Jednou za námi po přesně takové soutěži ve Spojených arabských emirátech přišel zákazník a říká: Viděli jsme, že vaše drony stříkají vodu a že to opravdu funguje v reálném nasazení, my chceme vymyslet dron, který bude hasit požáry ve výškových budovách.
Jak to funguje?
Dron pomocí termokamery detekuje žhavé místo a velitel zásahu potvrdí, že je v tomto místě vhodné aplikovat hasivo. Dron je vybavený hasicími kapslemi, které se po vystřelení uvnitř budovy rozprsknou a vytvoří chladicí chemikálii. Technologie neuhasí požár kompletně, ale dá to požárníkům čas na konvenční zásah po schodišti nebo po žebříku. Už jsme to testovali s hasiči ve Středočeském kraji a v Plzni a přišli se zajímavým nápadem: že by se do jedné kapsle vložil balíček první pomoci. Kolikrát totiž dokáže lidi v hořící budově zachránit jednoduchá maska.
Kolik takový dron unese?
Celkově až 120 kilogramů, ale kapslí je tam zatím jen pár. Každá má půl kila, současná verze dronu jich umožňuje vystřelit šest najednou.
Asi přeháním, ale to byste tam rovnou mohli vynést hasiče…
Teoreticky. Já vždycky říkám, že to mé děti unese. Nikdy jsem to ale nezkoušel. To by mě manželka, která také podniká v oboru, a tedy ví, jak jsou drony potenciálně nebezpečné, zabila. (úsměv)
Odhalí kůrovce a změní tvar za letu
Co se týče dronů, patří skupina multirobotických systémů působící na katedře kybernetiky Fakulty elektrotechnické ČVUT k top výzkumným pracovištím na světě. "Výsledky soutěží to dokazují," usmívá se Martin Saska (42 let) ve své kanceláři plné trofejí a diplomů. Jeho skupina zaměřená přímo na vývoj dronů čítá skoro 40 lidí. Dvě třetiny z nich jsou Češi. V prostorách, které Saskův tým využívá v budově ČVUT na Karlově náměstí v Praze, potkáte ale i studenty z Brazílie, Itálie či Německa. Stoly a police jsou tu plné dronů, jejich součástek a dalšího IT vybavení – a také sudů piva, které slouží jako odměna na výjezdních testovacích letech.
"Vývoj dronů je multidisciplinární obor: potřebujeme mít špičkové lidi na hardware, elektroniku, řízení, senzory, komunikaci, počítačové vidění, strojové učení…," vypočítává Saska. Využití zdejšího know-how je široké. Speciální drony a jejich roje zakázkově používají firmy i instituce, třeba Národní památkový ústav.
Saskův tým se neustále snaží přicházet s novými řešeními využitelnými v praxi. Jeden doktorand například pracuje na inovativním dronu, který pomocí elektrických signálů mění tvar za letu. Skupina také nedávno v jižních Čechách zkoušela nové technologie pro létání v dynamické formaci tvořené 20 autonomními drony. Cílem bylo otestovat případy, kdy stroje zvládnou zadaný úkol mnohem rychleji než lidé – konkrétně šlo o ranou detekci stromů napadených kůrovcem či obranu proti nepřátelskému převzetí dronů – tzv. GPS spoofing je inteligentní forma rušení, při níž dron obdrží falešné GPS signály šířené z nepřátelského vysílače a uvěří, že je na jiném místě. "V posledních letech byly zaznamenány stovky případů spoofingu a s rostoucím nasazením bezpilotních prostředků zejména na bojištích na Ukrajině roste význam adekvátní obrany proti nim," dodává.
Kde se dronové roje, v jejichž výzkumu patříte mezi světovou špičku, mohou nejlépe uplatnit?
Tam, kde jde o čas. Když se někde ztratí dítě a vy nad oblast vyšlete desítky malých dronů, tak budete efektivnější než s jedním dronem. Však i policisté na zemi dělají při hledání rojnice. Nebo si představte podobný případ, který se nedávno stal v Austrálii, kdy se ztratila radioaktivní kapsle. Tam šlo o nehodu, ale co kdyby to někdo využil jako teroristický útok a začal by ohrožovat obyvatelstvo? V tu chvíli jde o minuty. My jsme vyvinuli mobilní detektor zdroje radiace, který by díky vícerobotickému řešení dokázal pohybující se zdroj záření lokalizovat. Senzorické měření a vůbec ochrana obyvatel bude jedním z hlavních využití multirobotických systémů. Měření radiace nebo chemického ohrožení – v tom budou mít drony velkou sílu a mohly by být nedílnou součástí civilní ochrany. Chytré robotické roje jsou moje vize budoucnosti.
Co v ní ještě je?
Teď máme všude po městech rozmístěné stacionární kamery. Podobně budeme mít malé roboty, které budou bezpečně létat ve městech, budou mít kamery a senzory na palubě a budou odhalovat znečišťovatele ovzduší. A chránit obyvatele.
Ještě jedna otázka na vojenské využití: Jak reálná je představa, že dron neponese jen výbušninu, ale rovnou střelnou zbraň a bude fungovat jako voják na dálku?
Je to reálné. Viděl jsem, jak dron ve vzduchu střílí z brokovnice a ani se u toho nehne. Existují technologie, které dokážou zpětný ráz vykompenzovat. I my u našeho hasicího řešení vlastně střílíme, kapsle letí 25 metrů do budovy a dron se jen nepatrně zhoupne.
Jak moc samostatné už dokážou vaše drony být?
Naše vnímání autonomie se za poslední roky dost posunulo. Nejdřív nám jako samostatný přišel velký vojenský dron typu Predator, který ovládá člověk na dálku. Teď je pro nás autonomní dron takový, kterému přímo nadiktuju, jakou oblast má prohledat. Ale přichází doba, a je doslova za rohem, kdy dron dostane pokyn od velitele zásahu ve stylu: Potřebujeme, abyste při zásahu ve vzdušném roji doplnily policisty na zemi. A dron přes obdobu umělé inteligence ChatGPT odpoví: Vidím v oblasti skály, máme hledat i tam? Velitel řekne: Tam ne, hledáme čtyřleté dítě, tak vysoko by nevylezlo. Dron: O. K., ale je tam i studna a existuje šance, že tam dítě spadlo, protože máme v naší databázi několik takových případů, letíme ji prozkoumat…
Když popisujete, co všechno drony teď nebo v blízké budoucnosti dokážou, neměla by se nastavit nějaká kontrola, která by definovala legální i morální meze jejich využití?
Měla by existovat kontrola know-how, podobně jako existuje dohled nad využitím atomové energie. Jde o omezení nebezpečí, že by se nové a potenciálně velmi smrticí technologie daly zneužít. Už dnes jednotlivé státy i univerzity omezují přístup ke svému know-how. U nás na ČVUT by rádo studovalo hodně studentů z Íránu nebo Číny a dost řešíme, jak filtr nastavit.
Kolik zájemců ze zahraničí máte?
Do e-mailu dostávám minimálně dvě žádosti denně. S tím, jak vyhráváme soutěže a jsme známější, jich přibývá. Není to jen náš problém – už když jsem před deseti lety dělal doktorát v Německu, tak tam řešili, koho přijmou a koho ne a zda studentům z Číny dát přímý přístup ke všem kódům.
Je třeba zdůraznit, že drony, které stavíte vy, jsou úplně jiné než ty, co si lidé můžou koupit za tisícovku v supermarketu…
To opravdu jsou (úsměv). Ale klobouk dolů před tím, kam se komerční drony během pár let dostaly – co dokážou a za jakou cenu. Každopádně to jsou stroje, které musíte ovládat manuálně. Naše drony jsou co nejvíce autonomní, jak je nyní možné. Stačí jen zadat inspekční místa body a ony celou inspekci udělají samy. Dron se dokáže zastavit nad překážkou, obletět ji, vnímá prostředí pomocí palubní inteligence. A to se nedá koupit v supermarketu. No a dron budoucnosti možná bude mít ten chatovací modul, který se bude bavit s operátorem jako člověk s člověkem a výrazně překoná schopnosti současných pilotů dronů. To je asi nejbližší výzkumný cíl, který vidím.
Na kolik váš dron vyjde?
Když se budeme bavit jen o hardwaru a nezapočítám práci lidí, tak začínáme někde lehce pod 100 tisíci korunami. To jsou naše nejjednodušší stroje s jednoduchými senzory. Pokud jde o drony pro soutěže DARPA, které mají na sobě 3D lidar v ceně menšího automobilu (lidar měří vzdálenost na základě výpočtu doby šíření pulsu laserového paprsku odraženého od snímaného objektu – pozn. red.), tak se blížíme k milionu.
Saskův tým má za sebou řadu experimentálních projektů, v nichž využil roje. Jednotlivé drony létají ve skupině a přitom samostatně, bez komunikace mezi sebou nebo s centrálou. Umí mimo jiné vnímat prostředí – například poušť – a spolupracují mezi sebou.
K jakému komerčnímu využití směřujete?
Kromě zmíněného hasicího dronu se podílíme na vývoji dronu na ochraně proti tzv. neautorizovaným dronům – jeden dron chytá druhý.
To funguje jak?
Dřív jsme z našeho dronu stříleli síť na letící cíl, ale to se ukázalo jako málo funkční. Proto jsme přišli s řešením, kdy se síť rozvine pod dronem jako vějíř a do ní se neautorizované drony chytají jako do podběráku. To je využitelné například u velkých sportovních akcí – představte si, že by třeba Super Bowl chtěl někdo narušit s dronem. Nebo jste celebrita a nelíbí se vám, že vám někdo nad zahradou fotí manželku. Dále pracujeme na dronech pro inspekci stožárů vysokého napětí pro ČEPS nebo německý E.ON. Jde o kontrolu drátů a stožárů, hledání ptačích hnízd na nich nebo růst okolní vegetace. Děláme také inspekci uvnitř průmyslových budov, například strojoven elektráren, kde využíváte ultrazvuk nebo termosenzory. Také skenujeme historické objekty, což je nástroj oblíbený mezi památkáři.
Prý zvládnete i automatickou inventuru skladů.
Ano, už dnes se drony používají na to, že prolétávají po obřích skladech a načítají čárové kódy, ale zatím s tím létá člověk. Vize je, že by se to dělalo přes plně automatický systém. Reálné nasazení takového plně robotického systému se ale odvíjí od spolehlivosti. Drony jsou přece jen mladý obor, a než je nasadíte bez lidského operátora na takovou akci, tak si musíte být jistí, že to bude fungovat na 100 procent, nebo jen maličko pod tím. Až budeme ve fázi, že selže jeden let z deseti tisíc, tak to budeme moct považovat za spolehlivé. Taková doba ale není příliš daleko.
Nedivím se. V odlehlých částech Rwandy drony rozvážejí léky, krev a protijedy.
Je to velmi smysluplné, jen si nejsem jistý, jestli by se to tam nedalo udělat "méně cool" a levněji. Obecně přeprava menších balíčků a věcí bude normální. I my jsme to s několika velkými hráči českého e-commerce řešili. Naprostá většina zásilek, které přepravují, váží okolo dvou kilogramů, takže není problém je dovést dodávkou na nějaké místo, z něhož pak na "last mile delivery" k zákazníkovi vzlétnou drony. Ukazovali jsme to na výstavě Expo v Dubaji a mělo to velký ohlas. Technologie toho už schopná je.
Takže nám nad hlavami bude létat spousta kurýrů-dronů?
Nechtěl bych to v blízkých letech vidět nad hlavami v Praze, protože by se mohla stát nehoda a pak by drony zakázali úplně. Ale dovedu si představit, že mi to knížku na chalupu v Krkonoších donese. Ta doba se blíží. Je to spíš otázka ekonomické smysluplnosti a legislativy.
České zákony vás nebrzdí?
Naopak, máme je natolik flexibilní, že k nám jezdí partneři ze zahraničí a testují tu. V Česku je let dronu bez dohledu člověka možný – je to na konkrétní let a získat povolení není vůbec jednoduché, ale možné to je. Už proběhl například testovací let se vzorkem krve mezi nemocnicemi. Musím pochválit Úřad pro civilní letectví, protože k povolování mají lidský přístup. Chápou, že když se drony používají zodpovědně, můžou přinést spoustu užitečných věcí.