KI-Hubschrauber lernen von menschlichen Piloten

Roboterhubschrauber machen akrobatische Kunststücke

Wissenschaftler der Stanford Universität haben eine auf künstlicher Intelligenz beruhende Steuerung für Hubschrauber entwickelt. Die Software schaut sich die Tricks von Kunstflugpiloten ab und lässt dann autonome Hubschrauber diese Pirouetten fliegen. Hubschrauber zu steuern, gilt als sehr schwierig.

"Was wir hier sehen, sind bei weitem die schwierigsten Manöver, die computergesteuerte Hubschrauber je geflogen sind", erklärt Andrew Ng, Informatiker von der Universität Stanford. Gesteuert werden die Modellhubschrauber, die tollkühne Manöver wie Pirouetten, Loopings, einen Immelmann und andere Kunststücke vollführen, von einem Computer, genauer gesagt von einer Software mit künstlicher Intelligenz.

Das Team der Universität von Stanford: Abbeel, Ng, Coates (von links)

Diese wurde zuvor durch Garett Oku und andere Kunstflieger mit ferngesteuerten Hubschraubern angelernt. Oku und seine Kollegen absolvierten mit einem ferngesteuerten Hubschrauber, der eine Reihe von Messinstrumenten wie Beschleunigungsmesser, GPS-Gerät, Gyroskop oder Magnetfeldstärkenmessgerät an Bord hatte, ihre Flugshows. Ein Computer zeichnete während des Fluges die Daten der Instrumente auf, also mit welcher Geschwindigkeit und in welche Richtung fliegt der Hubschrauber, wie groß ist die Beschleunigung, wo befindet er sich gerade, wohin zeigt seine Nase. Aus diesen Daten lernte der von Ng und seinem Team entwickelte Algorithmus, einen Hubschrauber zu steuern.

Eine Steuerungssoftware für einen Hubschrauber ist eine besondere Herausforderung, weil ein Hubschrauber in sich nicht stabil ist. Ein Flugzeug kann gleiten. Anders hingegen ein Hubschrauber: "Der Hubschrauber will nicht fliegen. Er will immer vorne überkippen und abstürzen", erklärt Oku. Deshalb muss ein Pilot ihn ständig stabilisieren.

Autonom gesteuerter Hubschrauber Um die Software zu entwickeln, brauchte Ngs Team mehrere Anläufe. So wollten Adam Coates und Pieter Abbeel am Anfang die Flugbahnen im Code der Software beschreiben. Das, so erklären die Programmierer, habe jedoch nur bei einfacheren Manövern funktioniert. Bei schwierigeren, wie dem Tic Toc, bei dem der Hubschrauber senkrecht steht und sich wie ein umgekehrtes Pendel von einer Seite zur anderen bewegt, versagte diese Herangehensweise jedoch.

Auch die bloße Aufzeichnung der Handbewegungen des Piloten an der Fernsteuerung, das war den Informatikern bewusst, würde nicht das gewünschte Ergebnis bringen, da ein solches System unvorhergesehene Ereignisse wie Windböen nicht berücksichtigen kann. Die Lösung war deshalb, einen Algorithmus zu entwickeln, der von Piloten lernt, wie man fliegt. Mit Erfolg: Wenn ein Pilot wie Oku ein Manöver mehrmals fliegt, fällt dieses jedes Mal ein wenig anders aus. Der Algorithmus ist in der Lage, aus diesen Varianten die ideale Flugbahn für eine Figur zu extrahieren und kann diese schließlich besser ausführen als sein menschlicher Lehrer.

Video: Video der Universität von Stanford

Autonom fliegende Hubschrauber könnten vielfältig eingesetzt werden, erklärt Abbeel. So könnten sie etwa in Kriegsgebieten nach Landminen suchen oder Waldbrände in Echtzeit aufspüren, um Feuerwehrleute zu einem Brandherd zu führen oder rechtzeitig zu warnen, wenn das Feuer seine Richtung ändert.