Závody dronů rychlostí blesku. Kredit: Universität Zürich / Leonard Bauersfeld.

Umělé inteligence už běžně porážejí lidské velmistry ve stolních i počítačových hrách. Inteligence Swift (čili Rorýs), kterou vytvořili odborníci Universität Zürich a společnosti Intel, úspěšně prorazila do světa více fyzických soutěží a stala se prvním autonomním systémem, který dokáže porazit lidské světové šampiony v rychlostních závodech dronů.

Davide Scaramuzza. Kredit: Universität Zürich.

Systém Swift porazil tři lidské šampiony ve více závodech typu FPV (First-person view) drone racing. V těchto závodech účastníci pilotují malé kvadrikoptéry, které létají ďábelskými rychlostmi přesahujícími 100 km/h. Ovládají je na dálku pomocí headsetů, které jsou propojené s kamerami na palubě dronu.

Jak říká Davide Scaramuzza, který vede výzkumnou skupinu Robotics and Perception Group a teď se stal kapitánem závodního týmu s drony pilotovanými inteligencí Swift, více fyzické sporty, jako jsou rychlostní závody dronů, představují pro umělé inteligence větší výzvu. Jsou více nahodilé než stolní hry či videohry. Není možné vytvořit perfektní modely pro průběh závodu a podmínky prostředí, takže velký prostor dostává učení inteligence při interakcích s okolním světem.

Závody v hangáru letiště Dübendorf. Kredit: Regina Sablotny.

Možná to tak na první pohled nevypadá, ale jde o ohromný pokrok. Je to průlom v pilotních inteligencích. Publikace v Nature mluví za vše. Ještě velmi nedávno totiž autonomní drony létaly v závodech tohoto typu oproti lidským pilotům asi tak dvakrát pomaleji, i když měly k dispozici externí systémy pro sledování polohy na trati. Což bylo terčem vtipů.

Swift zvládá reagovat v reálném čase na data, která mu posílá palubní kamera, stejně jako to dělají lidští piloti. Je vybavený inerciální jednotkou, která měří pohyby dronu a neurální síť z toho vytváří přesnou pozici dronu na trati. Další neurální síť vybírá nejvhodnější dráhu pro další let dronu.

Systém Swift prodělal tvrdý výcvik v simulovaném prostředí, kde se učil metodou pokus – omyl, s využitím technologie strojového zpětnovazebného učení (Reinforcement learning). Využití simulací ušetřilo spoustu nehod a zničených dronů, což v podobných případech bývá cenou za výcvik inteligencí. Zároveň ale bylo nutné simulované prostředí co nejvíce přiblížit tomu reálnému, o což se postarala nová metoda pro optimalizaci simulátoru reálnými daty.

Výcvik inteligence Swift trval měsíc simulovaného času, což ovšem zabralo jen méně než hodinu reálného času na počítači. Je to další velká přednost umělých inteligencí. Solidního specialistu získáte nesrovnatelně rychleji, než by trval výcvik člověka.

Po tomto tréninku Swift porazil vítěze 2019 Drone Racing League Alexe Vanovera, vítěze 2019 MultiGP Drone Racing Thomase Bitmattu a trojnásobného mistra Švýcarska Marvina Schaeppera. Závody se Swiftem proběhly v červnu 2022, uvnitř hangáru letiště Dübendorf, na náročné trase se 7 branami, která pokrývala plochu 25 krát 25 metrů. Možné aplikace takové pokročilé pilotní inteligence, civilní i vojenské, jsou téměř bezbřehé.

Video: Champion-level Drone Racing using Deep Reinforcement Learning (Nature, 2023)

Video: "Autonomous, Agile Micro Drones: Perception, Learning, and Control" - Davide Scaramuzza

Literatura

Universität Zürich 30. 8. 2023.

Nature 620: 982–987.