Active Silicon KI Serie Teil 8: Drohnen profitieren von KI – 5 Anwendungsbereiche

  • Published Juni 2018

Computer Vision, Bildverarbeitung und Drohnen gehen Hand in Hand, denn hochauflösende Kameras werden kleiner, leichter und smarter. Welchen Einfluss hat KI auf Produkte und Lösungen, die nun den UAV-Markt erreichen?

Industrielle Inspektion
Inspektionsdrohnen sind nicht besonders neu, aber die Art und Weise, mit der diese Miniaturflugmaschinen überwachen, aufzeichnen, melden und sogar Probleme beheben können, verändert sich. Dutzende von Kilometern entlang von Stromkabeln oder Pipelines fliegen, und die gesammelten Daten durchzusehen, würde ein ganzes Team von Menschen vollzeitlich beschäftigen. Mit der erfolgreichen Miniaturisierung von Wärmebild-, LiDAR- und 3D-Bildkameratechnologie kann diese auch auf kleineren Drohnen montiert werden, wodurch längere Batterielebensdauer und größere Reichweiten erreicht werden. KI-Software erlaubt Drohnen an fehlerfreien Rohren, Türmen und Kabeln quasi vorbeizufliegen und sich auf Schwachstellen und Defekte zu konzentrieren, sodass nur kritische Bilder für die weitere Bearbeitung aufgenommen werden. Avitas Systems behauptet, „die erste Inspektionslösung gefunden zu haben, die erweiterte, Robotik basierende autonome Inspektion, fortschrittliche Prädiktive Analytik, Digital-Inspection-Data-Warehousing und intelligente Inspektionsplanungsempfehlungen bietet“ [1]. Dies würde nicht nur all-sehenden und allwissenden Drohnen die Tür öffnen, sondern auch Geräten, die die Zukunft vorhersagen!

Überwachung
Neurala‘s „Brains for Bots SDK“ zielt darauf ab, Kameras und Inspektionsdrohnen intelligenter und interaktiver zu machen: „Das SDK verwandelt jede Art von Drohne in einen intelligenten, situationsbedingten Partner, der sowohl On- als auch Offline-Einsätze durchführen kann“ [2]. Ursprünglich für die planetare Erforschung der NASA entwickelt, wird Neurala‘s Deep Learning Software jetzt auch on-board unterstützt, was bedeutet, dass eine Drohne ihre eigenen Entscheidungen über Hindernisvermeidung und Objekterkennung treffen kann und sogar Abhilfemaßnahmen übernehmen kann, ohne mit einem PC oder Supervisor kommunizieren zu müssen. Optimiert für den mobilen Einsatz kann die Software mit nur ca. 20% der herkömmlichen Anzahl von Bildern trainiert werden. Die Suchtechnologie wurde speziell entwickelt, um in wechselnder Umgebung bewegte Ziele in Echtzeit zu untersuchen zu können und ermöglicht so das sprichwörtliche Auffinden einer beweglichen Nadel in einem wandernden Heuhaufen und das unter kritischen Zeitbeschränkungen.

Landwirtschaft
Drohnen mit der Fähigkeit, große landwirtschaftliche Flächen zu überwachen und autonom Bereiche zu identifizieren, die beispielsweise zusätzliche Pestizidpflege erfordern, sparen Millionen von Dollar, da das Aufbringen von unnötig großen Pestizidmengen vermieden werden kann. Weniger Chemikalien minimiert auch pestizid-verursachte Umweltschäden. Die Bedeutung von Drohnen in der Landwirtschaft wurde durch den NVIDIA Inception Award 2017 unterstrichen, der die Arbeit von Gamaya prämierte, die durch Kombination von Big Data Processing, KI und Hyperspektraler-Bildgebung Pflanzlücken, Unkrautnachweis, Nährstoffgehalt und Bodenerosion managen können und sogar den Ernteertrag vorhersagen. Diese spezielle Anwendung wurde für den Einsatz in Brasilien entwickelt. Wenn eine Farm Tausende von Hektar umspannt und das in einem der abgelegensten Gebieten, können diese kleinen Werkzeuge eine wertvolle Investition sein.

Medizin
Zipline ist ein namhaftes Beispiel für das Nutzen von Drohnentechnologie für das Allgemeinwohl, indem Blut und Impfstoffe in isolierte Gebiete Ruandas geliefert werden. In Kombination mit der auf den Markt kommenden „Sense-and-Avoid“ -Software, könnten solche Anwendungen enorm von fliegender KI profitieren. Und Zipline ist nicht alleine, VillageReach, Flirtey, Vayu Drones und (natürlich) Googles Project Wing sind nur ein paar weitere Organisationen, die Forschung und Kapital in intelligente Drohnen investieren. Ehang arbeitet sogar an der Entwicklung einer Drohne, die eine Person tragen kann, mit dem Ziel, Organspende zu beschleunigen. Während in vielen Ländern der Ersten Welt strenge Flugregeln ein Hindernis für die Umsetzung darstellen können, sind weniger entwickelte Länder ein zugängliches und praktisches Testgelände.

Militär
KI in der Verteidigung ist ein umstrittenes Thema (siehe unseren AI-Beitrag von 2017), aber gewaltige Gewinne für erfolgreiche Entwickler machen es weiterhin zu einer der treibenden Kräfte in der KI-Forschung. Systems Technology Inc (STI) arbeitet mit anderen US-Militärunternehmen zusammen, um eine Hardware- und Software-Lösung für UAVs zu entwickeln, die vom Deck eines Kriegsschiffes aus gestartet und mit Handgesten gesteuert werden können. „Deck Intelligent Aircraft Body Language Observer”, oder kurz DIABLO, zielt darauf ab, den störenden Effekt von Lärm und ständigen Ablenkungen in diesem Umfeld zu mindern und mit Hilfe von maschinellem Lernen, Drohnen beizubringen, die Bewegungen von Deckführern zu erkennen, was zu effizienteren Starts und Landungen führt. Berichte deuten darauf hin, dass die Forschung die gemeinsamen Herausforderungen bewältigt hat, die sich bei der Anwendung von Computer-Vision-Anwendungen ergeben, einschließlich schwachem Licht, Sonnenblendung, zeitlicher Auflösung und Szenenechos. Die Verwendung von Google TensorFlow KI-Systemen zur Analyse der Videoaufnahmen von Militärdrohnen hat jedoch zu Bestürzung innerhalb von Google geführt, und im Mai dieses Jahres meldeten mehrere Mitarbeiter ihren Rücktritt und gaben als Grund ihr Bedenken gegenüber Google‘s Zusammenarbeit mit dem Pentagon [3].

Jüngste Entwicklungen in der UAV-Technologie beflügeln die Phantasien von Flugzeugingenieuren zum Wohle einer Reihe von Sektoren. Die Geräte sind generell in der Lage, Unmengen von visuellen Daten zu erfassen und nun ist auch die Technologie vorhanden, diese Daten zu analysieren und relevante Informationen, in einem bisher unvorstellbar kurzen Zeitrahmen zu extrahieren. Vollkommen autonome Drohnen sind die jüngste Aspiration, und es wird nicht lange dauern, bis intelligente Flugroboter in vielen Bereichen des Lebens erwartet werden und nicht mehr nur ein Traum sind.

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[1] https://www.avitas-systems.com/

[2] https://www.neurala.com/press-releases/neurala-brains4bots-sdk-enables-companies-to-easily-deploy-intelligent-inspection-drones-with-embedded-enterprise-brains

[3] https://gizmodo.com/google-employees-resign-in-protest-against-pentagon-con-1825729300