Glühwürmchen lehren Drohnen das Fliegen

Was hat das Publikum gestaunt, als bei der Eröffnung der Olympischen Spiele in Pyoengchang eine Armee von hellen Lichtpunkten bewegliche dreidimensionale Objekte in den Himmel schrieb. Rund 1200 winzige Flugdrohnen machten dieses Kunststück möglich – eine bemerkenswerte Demonstration dessen, was mit Drohnentechnik aktuell möglich ist. Die fliegenden Roboter können allerdings mehr, als bloß mit einer Lichtshow zu unterhalten.

Ob Rettungsmissionen, Beobachtung oder Transport – die Drohnentechnologie wird immer wichtiger. Gleichzeitig nehmen die Ansprüche an die Präzision der Drohnen zu: Wie etwa bei der Olympia-Eröffnung ist es auch in anderen Anwendungsfällen notwendig, eine Vielzahl von Drohnen auf den Millimeter und die Sekunde genau steuern zu können.

Das zu ermöglichen, fällt in das Forschungsgebiet von Agata Gniewek. Sie ist Doktorandin im Karl Popper Kolleg zu „Networked Autonomous Aerial Vehicles“ an der Alpen-Adria-Universität Klagenfurt und beschäftigt sich mit der „inneren Uhr“ von Drohnenschwärmen – genauer gesagt, mit der Synchronität der Zeitgeber der einzelnen Drohnen im Schwarm.

„Selbst wenn die Uhren in den Drohnen zum Start synchronisiert sind, entstehen im Laufe der Zeit Differenzen, die auch größer werden. In der Folge kommt es zu Fehlern in der Koordination der Drohnen“, erklärt Gniewek das Dilemma der Schwarmprogrammierung. Die Unterschiede entstehen, weil die Zeitgeber, Quarz-Oszillatoren, in jeder Drohne anders sind.

Glühwürmchen sollen dabei helfen, dieses Manko wettzumachen und die Präzision bei der Steuerung von Drohnenschwärmen noch weiter zu verbessern. Gniewek will sich der natürlichen Schwarmintelligenz dieser Tiere bedienen, um daraus mathematische Modelle abzuleiten, die auch für Drohnenschwärme nutzbar sind.

„Glühwürmchen blinken gemeinsam im Takt, um in Summe sichtbarer zu sein und verwenden Tricks, die es ermöglichen, dass sie sich immer wieder aufeinander abstimmen“, sagt Gniewek. Diese Echtzeit-Synchronisation könnte auf Drohnen umgelegt werden, ohne dass diese in Verbindung mit dem Internet oder dem GPS-System stehen müssten.

Nicht nur die Drohnentechnologie, auch andere Bereiche der Technik könnten von Gnieweks Forschungsarbeit profitieren: Als Beispiel nennt sie Sensorennetzwerke, die ebenfalls mit dem Problem der „Zeitverschiebung“ zu kämpfen haben. „Überall, wo es um die Vernetzung einer großen Anzahl von Maschinen geht, hilft der Blick auf die Tierwelt.“