W chmurach, ale z głową
Od zawsze interesowało go latanie. Przyznaje, że drony stały się jego pasją. Dostrzega liczne szanse związane z ich rozwojem, ale i przestrzega przed zagrożeniami. Swoim studentom zawsze powtarza: „latać trzeba z głową!”, a praca z nimi jest dla niego dumą. Zapraszamy na rozmowę z dr. inż. hab. Romanem Czybą, prof. PŚ. z Wydziału Automatyki, Elektroniki i Informatyki oraz opiekunem koła naukowego High Flyers.
Jak długo Profesor zajmuje się tematyką dronów?
Z tematyką dronów spotkałem się wiele lat wstecz. Początkowo były to zdalnie sterowane samoloty, czyli płatowce, a później pojawiły się wielowirnikowce – specyficzne konstrukcje, pozbawione skrzydeł i usterzenia, które latają wyłącznie dzięki generowanej sile ciągu, wytwarzanej przez poszczególne wirniki.
Dwadzieścia lat temu było dla nas zaskoczeniem, że takie konstrukcje mogą latać. Wtedy akurat pisałem pracę doktorską na temat zastosowania metody kontrakcji dynamicznej do sterowania ruchem przestrzennym samolotu. Okazało się, że ta metoda, ze względu na swoje właściwości, doskonale nadaje się do sterowania wirnikowcami, popularnie nazywanymi dzisiaj dronami. Po obronie mojego doktoratu „przesiadłem się” na wirnikowce. Początkowo były to proste zagadnienia stabilizacji kątowej, następnie automatycznego sterowania w przestrzeni. Z perspektywy czasu postrzegam to jako trywialne problemy, ale wtedy stanowiły niesamowite wyzwanie. Technologia dronowa bardzo szybko się rozwinęła i nadal rozwija. Wciąż obserwujemy duży progres, zarówno w zakresie technologicznym, jak i algorytmiki sterowania, a ostatnimi czasy, także w zastosowaniu sztucznej inteligencji.
Jeszcze kilkanaście lat temu dla wielu ludzi drony były nowinką technologiczną, kojarzoną z robieniem zdjęć, kręceniem filmów. Dziś lista ich zastosowań jest o wiele dłuższa, a ciągle pojawiają się nowe pomysły, czasami przydatne w codziennym życiu. A jednak zaczęto je nazywać także „śmiercionośnymi maszynami”.
Tak, rzeczywiście, lista zastosowań jest długa i ciągle się wydłuża – chociażby wsparcie ochrony środowiska i rolnictwa precyzyjnego, z wykorzystaniem teleinformatyki oraz zaawansowanych systemów analizy informacji. Sami ciągle szukamy nowych zastosowań, takich jak dron do dystrybuowania szczepionek w procesie doustnego szczepienia lisów przeciwko wściekliźnie – opracowany przez nasz zespół naukowców, przy współudziale studentów – czy platforma latająca do diagnostyki konstrukcji budowlanych, w szczególności mostów wzmacnianych nakładkami FRP. Z innej perspektywy widzimy ich użycie podczas działań wojennych na Ukrainie. I w tym miejscu pojawia się pytanie: gdzie jest granica stosowania tej technologii? Kiedy powiedzieć „stop”? Chyba w każdym z nas pojawiają się moralne i etyczne dylematy w odniesieniu do zastosowań militarnych. Niestety, działania wojenne zawsze były, są i najprawdopodobniej będą elementem napędzającym rozwój techniki, również technologii dronowych.
Tempo tego rozwoju jest niewiarygodne.
Nie jestem tym zaskoczony. To otaczający nas świat wymusza taki stan rzeczy. Trzy miesiące w tej branży to przepaść. Już dzisiaj mówimy o tak zwanych korytarzach powietrznych w mobilności miejskiej, w których będą mogły poruszać się drony. Ciągle obserwujemy innowacyjne rozwiązania w przemyśle, ale i również nowych specjalistów z różnych obszarów technologii. Wystarczy spojrzeć na ilość firm i ośrodków badawczo-rozwojowych, zajmujących się tą tematyką.
W ubiegłym roku studenci z koła naukowego High Flyers przy pomocy drona odnaleźli zaginionego psa. Na Droniadzie studenci sami próbują wyszukiwać rozwiązania w zakresie wykrywania chorób roślin i aplikowania im środków ochronnych. Na konferencji podano między innymi przykład dronu z kamerą termowizyjną, który dostał się na miejsce tragedii i nie trzeba było posyłać tam ratownika, który naraziłby swoje życie. Takich historii jest mnóstwo i pokazują, że dobre intencje przynoszą korzyści z używania sztucznej inteligencji.
Tak, tych istniejących zastosowań jest wiele. Tutaj samo życie pisze nam najciekawsze scenariusze, w których bezzałogowce mogą działać na użytek ludzi. Jednym z interesujących rozwiązań jest dron, a właściwie system, który stanowi wsparcie dla rolnictwa precyzyjnego; patrząc szerzej – dla ochrony środowiska. System składa się z dwóch dronów i dedykowanego oprogramowania, bazującego na algorytmach głębokiego uczenia i przetwarzania danych w chmurze. Jeden z dronów dokonuje skaningu badanego obszaru, w tym przypadku – sadu jabłoni. Następnie zebrane dane poddawane są analizie przez zaawansowane algorytmy głębokiego uczenia. Jest to autorskie rozwiązanie studentów koła High Flyers. Efektem ich działania jest detekcja istniejących patogenów roślin na badanym obszarze, identyfikacja, czyli rozpoznanie oraz dobranie odpowiednich środków ochrony drzew. Drugi dron optymalizuje drogę lotu pod względem minimalnego czasu przelotu, a w trakcie lotu dokonuje oprysku, ale tylko wskazanych miejsc i to odpowiednim środkiem, dobranym do zidentyfikowanego patogenu. Mechanizm dokonujący aplikacji środków ochrony, również został opracowany przez studentów naszego koła. Moim zdaniem, jest to projekt najbardziej zaawansowany pod względem algorytmiki przetwarzania danych, jaki powstał w ramach działalności koła.
Kolejnym przykładem może być wspomniany już w rozmowie dron do diagnostyki mostów. Wprowadzenie między innymi takich narzędzi i technologii w branży budowlanej usprawnia w wielu przypadkach planowanie i podejmowanie decyzji. To cyfryzacja tej branży daje szansę na optymalizację i redukcję kosztów.
Innym przykładem może być wykorzystanie BSP do inwentaryzacji drzewostanu na dużych obszarach. To ma umożliwić dokładną ocenę stanu drzew, pozwalającą na podejmowanie decyzji związanych z gospodarką leśną, z planowaniem przestrzennym, z wydawaniem decyzji lokalizacyjnych na obszarach parkowych, miejskich oraz leśnych.
Kolejny przykład to transport. Już dzisiaj mamy w Polsce firmy, które zajmują się dostawami medycznymi, a to dopiero początek. W ten sposób tworzy się nowy rodzaj transportu – transportu dronowego. To kolejny przykład, gdzie drony wygrywają ze „starymi” sposobami myślenia.
Politechnika Śląska jest uczelnią badawczą i my również jako naukowcy wraz ze studentami poszukujemy nowych technologii, nowych ciekawych zastosowań, tak aby dotrzymać kroku i być w czołówce światowego rynku dronowego.
Za nami pierwsza konferencja Droniada Tech by Politechnika Śląska, dotycząca sztucznej inteligencji w dronach i robotyce. Oczywiście, musiał pojawić się tam temat wojny na Ukrainie – wypowiadały się osoby z kilku branż, prezentujące różne spojrzenie na temat użycia dronów i sztucznej inteligencji w trakcie walk.
W tym roku po raz pierwszy Droniada została poszerzona o część konferencyjną – Droniada Tech by Politechnika Śląska. Moim zdaniem był to strzał w dziesiątkę. Zarówno tematyka zastosowania sztucznej inteligencji w dronach i szeroko pojętej robotyce, jak i forma prezentacji – czysto technicznych, przeplatanych debatami tematycznymi i dyskusjami – okazały się trafne. Również dobór prelegentów z różnych obszarów spowodował, że to połączenie świata biznesu i nauki okazało się nadzwyczaj interesujące.
Rzeczywiście, nie dało się uciec od tematu wojny na Ukrainie. Z jednej strony, pojawiły się wypowiedzi osób zajmujących się produkcją dronów do zastosowań militarnych – dla nich taka platforma latająca jest narzędziem, za pomocą którego żołnierz ma wykonać rozkaz. Z drugiej strony, mieliśmy słowo prawników i humanistów, dla których najważniejszy jest człowiek. Pojawiały się różne opinie, różne zdania, ale w jednym wszyscy byli zgodni: należy zadbać o to, aby rozwój sztucznej inteligencji nie doprowadził do stworzenia nowego bytu, nad którym człowiek nie będzie miał kontroli.
Czy istnieje jakiekolwiek zagrożenie, że maszyny mogą „zbuntować się” i same zacząć decydować o swoich kolejnych ruchach, celach ataków?
Tego nikt nie wie. Nie jesteśmy teraz w stanie tego stwierdzić. Miejmy nadzieję, że do takiej sytuacji nie dojdzie. Dlatego podkreślę jeszcze raz – musimy w sposób przemyślany kontrolować rozwój technologii sztucznej inteligencji. Bardzo istotną kwestią jest uświadamianie społeczeństwu zalet oraz możliwości zastosowania technologii dronowych oraz płynących z tego korzyści, ale równocześnie powinniśmy świadomie mówić o realnych zagrożeniach.
Z jednej strony nagrania z dronów właściwie mogłyby służyć jako pomoc w procesach sądowych, a z drugiej powodują, że na przykład relacje z frontu wojennego bardzo szybko trafiają do sieci. Te straszne obrazki, prywatność ludzi – trudno to kontrolować. Czy regulacje prawne nadążają za rozwojem dronów?
Regulacje prawne dotyczące latania dronami zmieniają się tak szybko, jak szybko rośnie popularność tych latających maszyn. Istotnie, powszechny dostęp do tych urządzeń oraz ich szerokie możliwości techniczne, w szczególności akwizycja danych w postaci zdjęć, czy też materiału filmowego powodują, że takie dane w sposób niekontrolowany trafiają do sieci.
Moim zdaniem regulacje prawne starają się nadążać za rozwojem technologicznym przemysłu dronowego, natomiast egzekwowanie tego prawa jest na razie problematyczne. Dopatruję się tutaj również innego problemu, którym jest brak świadomości użytkowników dronów – pilotów, operatorów. Czy użytkownik może udostępnić takie dane? No właśnie… To może zakończyć się poważnymi problemami z prawem, bo wchodzimy w tym przypadku w obszar ochrony danych osobowych. Bardzo często piloci czy operatorzy dronów nie zdają sobie sprawy, w jaki sposób te informacje mogą być wykorzystane. Zatem, jeśli chcemy latać, to warto zapoznać się z tematem prawa lotniczego, aby uniknąć takich sytuacji.
Zakładam, że skoro są drony, to mamy do czynienia i z systemami działającymi przeciwko nim?Sektor bezzałogowych statków powietrznych (BSP) jest jedną z najszybciej rozwijających się branż na rynku. W istotny sposób zmienił nie tylko przemysł, ale wpłynął również na nasze życie codzienne. Popularność tych urządzeń, imponujące możliwości techniczne w połączeniu z coraz niższą ceną, spowodowały, że niestety coraz częściej obserwujemy ich wykorzystanie w sposób nierozsądny i niezgodny z prawem. To groźne incydenty związane z nieuprawnionym wtargnięciem na teren lotnisk, odnotowywane są przypadki przemytu oraz ataków terrorystycznych. Drony mogą stanowić poważne zagrożenie dla ruchu i bezpieczeństwa samolotów załogowych. W dobie nasilenia działań terrorystycznych, szczególnie narażone na ataki i inwigilację za pomocą bezzałogowców są obiekty rządowe i strategiczne oraz miejsca masowych spotkań. Zdarzenia z użyciem dronów niosą ze sobą ryzyko dla życia osób i bezpieczeństwa obiektów o szczególnym znaczeniu. Takie przypadki stanowią zagrożenie zupełnie nowego typu.
Analizując obecną sytuację można jednoznacznie stwierdzić, że monitoring przestrzeni i ochrona antydronowa okazuje się niezbędna, jeśli chcemy zapewnić pełne bezpieczeństwo. Kluczowe elementy skutecznego systemu antydronowego to wczesne wykrycie obiektu latającego, alarm, śledzenie toru lotu drona oraz neutralizacja takiego intruza. Biorąc pod uwagę fakt, że zagrożenie ze strony bezzałogowców jest zróżnicowane, a one same mają niewielkie rozmiary i są trudne do wykrycia, ważną rolę odgrywa wielosensorowość systemów ich wykrywania i zwalczania. Chodzi o to, by systemy przeciwdziałania BSP wykorzystywały różne środki śledzenia i demaskowania celów oraz łączyły ze sobą uzyskane informacje, tworząc pełny obraz sytuacji i zagrożeń. Tylko w ten sposób można zapewnić niezawodne wykrywanie dronów, co jest koniecznym warunkiem przed przystąpieniem do ich zwalczania.
Rozwój dronów, robotyki i AI sprawia, że rozwija się rynek pracy dla ludzi, którzy tą tematyką się interesują, co widzimy na przykładzie studentów naszej Uczelni.
Proszę zwrócić uwagę na fakt, że w dzisiejszych czasach samo latanie, nawet bezzałogowe, nie stanowi już problemu. Aktualnie skupiamy się nad tym, jakimi środkami, sensorami pozyskać interesujące nas informacje oraz dane i jak w szybki sposób tę informację przetworzyć, aby móc w inteligentny sposób wykorzystać ją do dalszego działania.
Mówimy o nowych technologiach w ujęciu sensorycznym, inteligentnej algorytmice obliczeń, szybkich procesorach… A więc mówimy o zagadnieniach, które zdecydowanie wykraczają poza obszar klasycznego lotnictwa i niekoniecznie związane są z samym lataniem. Tak więc rynek pracy branży dronowej poszukuje różnych specjalistów uczelni technicznych, a Politechnika Śląska stanowi świetne zaplecze kadrowe dla firm dronowych i okołodronowych. Przykładem są studenci koła naukowego High Flyers, którzy z powodzeniem znajdują zatrudnienie w tych firmach i to jeszcze w trakcie studiów.
W trakcie konferencji dyskutowano także o zmianach na rynku pracy związanych z rozwojem sztucznej inteligencji. Co może zmienić się w najbliższym czasie?
Uważam, że rynek pracy aż tak bardzo się nie zmieni. Moim zdaniem technologia sztucznej inteligencji powinna iść w kierunku wspomagania pracy człowieka, na przykład na liniach produkcyjnych, czy magazynach składowania. Na Droniadzie przedstawiono zastosowanie dronów do przeprowadzania inwentaryzacji w magazynach – tutaj wkraczają one już dość poważnie w pracę zarezerwowaną do tej pory tylko dla ludzi. Pojawiają się drony, które służą do ochrony dużych obiektów albo prywatnych posesji. W takiej sytuacji drony wspomagają ochronę mienia i nie narażają człowieka na niebezpieczeństwo. Musimy jednak pamiętać, że z tych urządzeń korzystają także osoby, które będą chciały się zakraść do domu lub firmy. Z rozwoju technologicznego potrafią skorzystać wszyscy i musimy mieć to na uwadze.
To daje pole do popisu naukowcom oraz studentom. Proszę opowiedzieć o przykładzie ciekawego projektu badawczo-rozwojowego z obszaru robotyki latającej, realizowanego obecnie na Politechnice Śląskiej.
Jednym z takich projektów jest opracowanie systemu monitorowania granic państwa. Incydenty, do których dochodzi na przykład przy granicy z Białorusią, skłoniły nas do tego, żeby zaproponować rozwiązanie w postaci mobilnego systemu do detekcji, czyli wykrywania osób, które w sposób niepożądany próbują przekroczyć granicę państwa.
Takie systemy już istnieją, ale w formie stacjonarnej. W tym wypadku chodzi jednak o system mobilny, czyli dron, wyposażony w termowizję i dedykowane oprogramowanie, bazujące na sztucznej inteligencji – algorytmach głębokiego uczenia. Wszystko po to, żeby móc rozpoznać, czy w danym obszarze porusza się człowiek, czy jakieś zwierzę – na przykład dzik. A może to jest człowiek udający dzika, bo takie sytuacje także mają miejsce.
Wszystko to sprawi, że odciążymy służby przygraniczne od monotonnych i wielogodzinnych patroli, a dron będzie w stanie wykryć z powietrza w sposób automatyczny, czy w danym miejscu znajduje się człowiek.
Z czego Profesor jest najbardziej dumny, jeśli chodzi o pracę na Uczelni?
Z pracy ze studentami z koła naukowego High Flyers. Powstało ono w 2010 roku i działa nieprzerwanie od trzynastu lat. Opiekunami koła, oprócz mnie, są jeszcze dr inż. Piotr Czekalski z Wydziału Automatyki, Elektroniki i Informatyki, zajmujący się częścią informatyczną oraz dr hab. inż. Marcin Lemanowicz, prof. PŚ z Wydziału Chemicznego, który sprawuje opiekę nad analizą CFD, szczególne istotną w przypadku projektowania płatowców.
W pracy ze studentami uwielbiam ich pasję. Przychodzą tutaj po godzinach lub pomiędzy zajęciami, właściwie w każdej wolnej chwili. Chcą się rozwijać, tworzyć, badać, projektować, analizować… To mnie bardzo cieszy. Niektórzy z nich są naprawdę zdolni. Sam nie zawsze jestem w stanie nadążyć za rozwojem technologii dronowych, a ich zaangażowanie powoduje, że są z tym na bieżąco. Czasami mam wrażenie, że siedzą nad jakimś tematem całymi dniami i nocami.
Czy granicy rozwoju sztucznej inteligencji będzie trzeba coraz mocniej pilnować?
Przede wszystkim uważam, że nie wszędzie musimy na siłę „wpychać” sztuczną inteligencję. Pewne zagadnienia i problemy da się rozwiązać w znacznie prostszy sposób, nie angażując w to zaawansowanej technologii. Trzeba to uświadamiać ludziom. Krótko mówiąc – nie trzeba strzelać z armaty do muchy. Wśród studentów jest duże zainteresowanie technologią dronową. Na zajęciach powtarzam im, że niezależnie w jakich warunkach będziemy wykonywać lot, muszą zawsze latać z głową. To jest podstawowa zasada, wykorzystywania sztucznej inteligencji, by – jak już mówiłem wcześniej – nie wymknęła się spod kontroli.
Czy drony stały się dla Profesora pasją?
Zdecydowanie tak. Latanie od zawsze było dla mnie czymś niesamowitym, fascynującym, dającym poczucie wolności. Pamiętam, że jako dziecko chciałem dostać w prezencie zdalnie sterowany samolot. Czasy były jednak takie, a nie inne i samolotu nie dostałem. W zamian otrzymałem pociąg i samochód policyjny, którymi jednak nie dało się sterować. Pamiętam, że byłem z tego bardzo niezadowolony i postanowiłem, że jak już będę „duży”, to sam zbuduję sobie taki samolot, którym będę mógł sterować zdalnie.
Dziękuję za rozmowę.
Tekst: Martin Huć
Zdjęcia: Maciej Mutwil
