Önszerveződő robotrepülőgépekkel a madarak megismeréséért

Hatalmas madárraj repült át célját keresve az égen Vicsek Tamás ablaka előtt. A madarak örvénylő mégis szinkronizált mozgásának látványa nem csak lenyűgözte a kutatót, hanem a biofizikus szakmai kíváncsiságát is felkeltette. Az ELTE professzora számára az állatok csoportos viselkedésének megértéséhez és az elméleti modellek pontosításához egy innovatív módszer, a drónok alkalmazása hozott új eredményeket.

Kutatócsoportjával a drónok csoportos mozgását tanulmányozták. Összefoglalná röviden, hogy mit is jelent ez?

Sok évvel ezelőtt baktérium telepeket vizsgáltunk és észrevettük, hogy a baktériumok mindenféle együttes, kollektív mozgásokat végeznek. Megpróbáltuk modellezni és a modell bizonyos módosításokkal jól leírta a baktériumok viselkedését. Ez lendületet adott, hogy modellek alapján próbáljuk megérteni más élőlények viselkedését. Sok példát találtunk meghatározó viselkedésformákra, melyek különféle környezeti hatások következtében, amolyan fázisátalakulás szerűen egyik állapotból a másikba alakulnak át. Az evolúciós létrán felfelé haladva egészen a csoportos emberi mozgásformák vizsgálatáig jutottunk, mindezt azonban csak két dimenzióban modelleztük. Az ember mindig előre akar haladni, ezért két irányba volt érdemes tovább menni. Az egyik a 3D-ben mozgó élőlények viselkedésének elemzése, ilyen például a madarak vagy a rovarok repte, vagy a halrajok úszása. A máik pedig a modell minőségi fejlesztése és finomítása. A drónok lehetséges alkalmazása hét éve jutott eszembe, mint a madarak egy sokkal realisztikusabb modellje. A robotrepülőink többek között érzékenyek a szélre, valamint a környezettől és a társaktól kapott  információ feldolgozásához idő szükséges, ami egyfajta reakcióidőnek tekinthető. Egy papírra szánt modell soha sem tud annyira madárként viselkedni, mint egy valóban repülő környezetével kölcsönhatásban levő drón. Korábbi kutatásainkat alapul véve természetesnek tűnt,  hogy a drónok esetében is a csoportos viselkedéssel érdemes foglalkozni.

A madarak csoportos mozgása ihletként is szolgált ahhoz, hogy drónokkal végezzenek kísérleteket, és egyben célja is volt, hogy valóságosabb modellel bővítsék a madarakról alkotott ismereteket.

Pontosan. Ez volt a filozófia. A madaraktól tanulni, hogy milyen drónokat érdemes építeni, és a drón építése  során a rájönni, hogy a madarak mozgásában mik lehetnek a döntő faktorok. Ezáltal jobban megérteni a madarakat és más szemmel gondolni rájuk, majd újból tanulni és így tovább. A gyakorlatban így is történt.

A kutatásban egy nagyobb kutatócsoportot kellett irányítania. Milyen kompetenciákra van szükség egy kutatás vezetéséhez és Ön hogy érzi magát a vezető szerepben?

Már régóta vezetek kutatásokat. Sejtem, hogy milyen képességek szükségesek, de ez nem kimondottan ennek a projektnek köszönhető. Ekkora csoportot azonban még nem vezettem, hiszen egy EU pályázatnak köszönhetően komoly források álltak rendelkezésre. Meglepően sok “pszichológia” és emberismeret kell ehhez a feladathoz. Mindenkiben van tehetség, adottság, képesség és azt tudni kell meglátni és előhozni. Mondjuk úgy, valamiféle alapvető tanári adottság ez. Fontosnak tartom, hogy legyenek csoportos akciói nemcsak a drónjainknak, hanem nekünk is. Nem mentünk külön csoporttréningre, de egy-egy jobb cikk után a  szerzőkkel egy közös vacsora azért belefért. A tudomány élvonalában kell lenni. Ehhez el kell tudni mélyedni egy ilyen multidiszciplináris témában. Egyaránt érdeklődni kell a madarak repte, a légcsavarok alakja, vagy épp az olajok minősége iránt. Fontos, hogy minden érdekelje a témavezetőt. Nekem szerencsém volt, hiszen a technika és a biológia mindig is érdekelt. Ezen kívül fontosak az intuitív ötletek, összerántani a társaságot, és persze a megérzés. Megsejteni, hogy mi várható, mivel érdemes foglalkozni. Sajnos semmi olyan, amit könnyű lenne könyvből megtanulni.

A drónkutatás eredményeit mind a szakmai, mind a hagyományos médiában kifejezetten jól kommunikálták. Fontosnak tartja, hogy egy kutató közérthetően, de egyben tudományos alapossággal is közölje eredményeit a “nagyközönségnek” is?

Nagy hangsúlyt fektetek a kommunikációra, ahogy az európaiak mondogatják, az információk disszeminációjára. Nagy energiákat fektettem, egy a drónkutatással foglalkozó 11 perces kisfilm elkészítésére, sőt  szerepeltem is benne. Az egyik leghíresebb tanítványom Barabási László is kitűnően interpretálja a média számára kutatásait. Az ember azért terjeszti az eredményeit, mert azok értelmüket csak a többi emberen keresztül nyerik el. Másrészt segítenek, visszaigazolni az eredményeket. A média csak olyan eredményeket közöl, amit a tudományos újságírók általában jó érzékkel  kiválasztanak. Mikor tavaly elkészült a kisfilm nagyon komoly feladat volt elérni, hogy egy világhírű ismeretterjesztő újságíró írjon róla a Nature-be.

A drónok egyre nagyobb mértékben hozzáférhetőek, és ezzel összhangban a világon is egyre komolyabban szabályozzák a drónhasználatot. Mi a véleménye erről és milyen hatással lehet a fokozott érdeklődés, illetve a szabályozások a kutatásra?

Nagyon változatos. Nincs kialakult gyakorlat. Országonként külön szabályokat, vagy épp tiltásokat hoznak. Például Amerikában, Michigan államban egy konkrét egyetem engedélyt kapott, hogy szinte  bárhol használhatnak drónt, de csakis kutatási céllal. Semmi másra! Ez az általam ismert egyik legmegengedőbb rendelkezés, amit ismerek. A szabályozás általában szigorúbb: csak 100 méterig; csak lakatlan területen; csak magánterületen. Ezek érthető korlátozások és kellenek is, hiszen egy kisrepülőgép összeütközhet  egy drónnal, vagy egy tömeg fölött repülő 5 kilós szerkezet becsapódhat és katasztrófát okozhat. A veszélyek miatt kellenek a korlátozások, de szabályalkotás lassan halad.

Milyen visszhangja van a kollektív szabályozásnak? Érdeklődtek-e esetleg ipari vagy más ágazatok a módszereik és az alkalmazás iránt?

Ez egy nagyon konkrét és izgalmas téma, és érdekes, hogy munkásságom során most volt a legnagyobb magyar érdeklődés egy kutatásom iránt. A megkeresések harmada teljesen komolytalan, egyharmada jó szándékú, valamennyire működőképes kezdeményezés és egyharmada realisztikus, jó ötlet.  Szinte minden területen, ahol drónokat használnak, jelentkeztek nálunk magyarországi kollégák. Geofizikai, archeológiai, mezőgazdasági és különleges látványtervezési alkalmazásokban is megkerestek már minket.

Mik a jövőbeli tervei, és milyen jövő vár a  drónokra?

A kollektív mozgásban rengeteg a lehetőség, de most úgy érzem, eljött az ideje, hogy váltsak. Általában véve a hierarchia eredete, mechanizmusa egy izgalmas terület, amiben nagy lehetőséget látok. A drónok köré épült egy nagyon lelkes kis csapat, ügyes fiukkal és egy Londonban élő magyar származású koreográfussal. A verseny a drónok területén általam még sohasem tapasztalt módon élesedett ki. Egyes drónjaink kicsit talán bénábbak, lassabbak, mint sok más eszköz, de folyamatosan próbáljuk őket fejleszteni. Csapatokkal próbálunk olyan feladatokat megvalósítani, amikre egyetlen egy drón szinte képtelen. A mi rendszerünkkel ez idáig kivitelezhetetlennek tűnő vizuális megoldásokat, és gazdaságos területfelügyeleti módszereket tudunk biztosítani. Jól működő dróncsapatunk még csak nekünk van a világon, tehát egy dologban az elsők vagyunk.