Drony - většina nás, laiků, si jen nedávno pod tímto, již tak často používaným slovem představila drahou hračku – povětšinou pomalu letící, dálkově řízenou malou kvadrokoptéru. Díky kamerovým systémům, kterými jsou ty dražší varianty vybaveny, a internetu můžeme z ptačí perspektivy vidět krásné přírodní a kulturní místa z různých koutů světa, kam zabloudili nějací nadšení globetrotteři. Nyní ale i my, nejmírumilovnější pacifisté, si drony více spojujeme s nebezpečím, útoky, špionáží – zkrátka válkou. Ve vojenských technologiích jim už několik desetiletí patří velmi důležité a stále významnější místo. Slovo dron má velmi široký záběr, protože označuje bezpilotní létající stroj, v anglickojazyčné odborné literatuře označovaný spíše zkratkou UAV (unmanned or uncrewed aerial vehicle) - bezpilotní letoun nebo letoun bez posádky. I typy jsou různé – letadla s křídly, nebo rozmanité vrtulníky.
Jak jste bezpochyby před několika dny ve zprávách zaregistrovali, na předměstí chorvatského hlavního města Záhřebu se zřítil vysokorychlostní průzkumný dron – minimálně 35letý Tupolev Tu-141 Striž ještě sovětské výroby (1979 – 1989). Zřejmě letěl až z ukrajinské válečné zóny a pravděpodobně byl vyzbrojen i nějakou bombou (asi nejkompletnější informace zde). Nikdo nečekal, že by na Chorvatsko někdo zaútočil a zjevně šlo o selhání naváděcího zařízení. I když se celý incident odehrál v noci, je zarážející, že 6tunový, 14metrovy doslova historický dron unikl pozornosti protivzdušné obrany v Maďarsku, Chorvatsku a možná i v Rumunsku, což jsou všechno členové NATO. I když válečný konflikt na Ukrajině Tupolevy 141 vzkřísil, moderní drony jsou o ta desetiletí intenzivního vývoje dál – jsou mnohem výkonnější, nebezpečnější, tišší, unikající předčasnému odhalení. Z toho plynou rizika, jež se netýkají pouze válečných konfliktů. Za pomocí dronů lze provádět politické atentáty (zde), nebo s (h)různou motivací ohrozit běžná dopravní letadla či útočit na jiné civilní cíle.
Doslova osudově důležité je tedy včasné zaznamenání potencionálně rizikových dronů – ve dne i v noci. K tomu by měla výrazně dopomoci inovace detekčních mechanismů, kterou v odborném časopisu The Journal of the Acoustical Society of America popsal tým odborníků pro autonomní systémy z Jihoaustralské univerzity (University of South Australia), Flinderovy univerzity (Flinders University) – obě v Adelaide – a obranné společnosti Midspar Systems sídlící v Sydney. Volně dostupný článek Acoustic detection of unmanned aerial vehicles using biologically inspired vision processing (volně: Využití přírodou inspirovaného vizuálního zpracování na akustickou detekci bezpilotních letadel). Podle výsledků se výzkumníkům podařilo v šumu jiných zvuků rozeznat dron snadněji než doposud, a to dokonce až na vzdálenost 4 km. Je pozoruhodné, že původní inspirací byly pestřenky. Patří k běžné a velice rozšířené čeledi dvoukřídlého hmyzu pestřenkovití, zahrnující asi 600 druhů. Mnohé z nich připomínají vosy a zřejmě každý je od pohledu pozná. Vzhledem na velikost hmyzí hlavy jsou jejich složené oči vskutku impozantní. Pestřenky dokážou létat velice rychle, a přitom efektivně zpracovávat optické vjemy.
Zkoumání mechanismů zraku pestřenek a tvorbě počítačových algoritmů jeho fungování se již několik let věnuje jeden z autorů studie, Russell S. A. Brinkworth, odborník na autonomní systémy na Flinders University (viz video pod článkem). Dokáže zkoumat miniaturní mozky s asi milionem neuronů, které mu běžný světelný mikroskop nezviditelní. Po aktivaci světločivných buněk v jednotlivých segmentech složeného oka, omatidiích, dr. Brinkworth umí pomocí ještě jemnější sondy vysledovat konkrétní optické dráhy a detekovat aktivity příslušných neuronů: "Musíte zasáhnout neviditelný cíl neviditelným hrotem. Je to velmi obtížné". Výsledná mapa neuronální sítě odpovědné za zpracování zrakového vjemu výzkumníkům sloužila jako podklad pro matematický model a algoritmus, který umožnil zdokonalit zpracování signálů z kamerového systému pro detekci dronů. Umožnil lépe například eliminovat oslnění, identifikovat konkrétní objekty ve snímaných, velmi rozmanitých scénách za různých světelných podmínek.
Australané nyní tento úspěšný vizuální model napasovali na akustická data. Jejich zpracování se opírá o analýzu jednotlivých frekvenčních kanálů a umožňuje pomocí spektrogramů a korelogramů vizualizovat akustické signály do podoby smysluplných obrazových vzorů na pozadí šumu. Při úzkopásmové analýze se maximální detekční rozsah zlepšil o 33 %, pro širokopásmové zpracování o 30 % až 49 %, v závislosti na typu bezpilotního letadla a jeho letovém scénáři.
Výsledky překvapily samotné výzkumníky. "Předpokládal jsem, že to bude účinné, ale ani se mi nesnilo, že to bude až tak efektivní – až 50procentní zlepšení", říká s nadšením dr. Brinkworth. Při zkouškách, které se uskutečnily v různých prostředích, se podařilo identifikovat dron až na vzdálenost 4 km. Samozřejmě že slyšitelnost tak dalekého dronu závisí kromě něho samého, od topografie prostředí a okolním hluku. Na straně druhé, vývoj v této oblasti bude díky přepjaté geopolitické situaci a obrovskému finančnímu přílivu do vojenských technologií akcelerovat. Snad hrozící lov na nebezpečné drony nepostihne i ty finančně nákladné, ale zcela neškodné „civilní“ cíle, kterými lidé jen nevinně hledí na svět z výšky.
Video: Mapování mozků pestřenek pro detekci zvuku dronů
Literatura
University of South Australia; The Journal of the Acoustical Society of America