Il software e l'hardware necessari per coordinare un team di veicoli aerei senza pilota (UAV) in grado di comunicare e lavorare per un obiettivo comune sono stati recentemente sviluppati dai ricercatori KAUST.

"Dare più autonomia agli UAV li rende una risorsa ancora più preziosa, "dice Mohamed Abdelkader, che ha lavorato al progetto con i suoi colleghi sotto la guida di Jeff Shamma. "Monitorare i progressi di un drone inviato per un compito specifico è molto più semplice che pilotarne uno da remoto. Un team di droni in grado di comunicare tra loro fornisce uno strumento che potrebbe essere ampiamente utilizzato, Per esempio, per migliorare la sicurezza o acquisire immagini contemporaneamente su una vasta area."

I ricercatori hanno sperimentato uno scenario di gioco Capture the Flag, in cui una squadra di droni difensori ha lavorato insieme all'interno di un'area definita per intercettare un drone intruso e impedirgli di raggiungere un luogo specifico. Per dare al gioco più autenticità, e per verificare se i loro algoritmi funzionerebbero in condizioni imprevedibili, il drone intruso è stato pilotato a distanza da un ricercatore.

Abdelkader e il team hanno rapidamente respinto l'idea di avere una stazione base centrale con cui i droni avrebbero comunicato. Anziché, hanno UAV su misura e hanno incorporato un leggero, calcolo a bassa potenza e modulo wi-fi su ciascuno in modo che possano parlare tra loro durante il volo.

"Un'architettura centralizzata richiede una potenza di calcolo significativa per ricevere e trasmettere più segnali, e ha anche un potenziale singolo punto di guasto totale:la stazione base, " spiega Shamma. "Invece, abbiamo progettato un'architettura distribuita in cui i droni si coordinano in base alle informazioni locali e alle comunicazioni peer-to-peer".

L'algoritmo del team mira a raggiungere un livello ottimale di messaggistica peer-to-peer, che non doveva essere eccessivo, non troppo poco e tempi di reazione rapidi, senza troppi calcoli pesanti. Ciò consente all'algoritmo di funzionare efficacemente in tempo reale mentre i droni inseguono un intruso.

"Ciascuno dei nostri droni fa il proprio piano sulla base di una previsione di opinioni ottimistiche sulle azioni dei loro compagni di squadra e di opinioni pessimistiche sulle azioni dell'avversario, " spiega Abdelkader. "Poiché queste previsioni possono essere imprecise, ogni drone esegue solo una parte del suo piano, poi rivaluta la situazione prima di riprogrammare."

Il loro algoritmo ha funzionato bene sia in arene interne che esterne in diversi scenari di attacco. Abdelkader spera che il loro software, che è ora disponibile come open-source, fornirà il banco di prova per molteplici applicazioni. Il team KAUST spera di consentire ai droni di lavorare in ambienti più grandi, aree esterne e per migliorare il software incorporando tecniche di apprendimento automatico adattivo.