SchwarmGPT: Drohnenschwärme tanzen im Takt der Musik
Forscher der Technischen Universität München (TUM) haben sich etwas ganz Besonderes ausgedacht: Drohnenschwärme, die in einer synchronisierten Choreografie zu einem bestimmten Musikstück fliegen. Klingt nach einer Kunstperformance der Zukunft, oder? Aber nein, dank des von ihnen entwickelten Systems namens SwarmGPT wird dies nun Realität. Und das Beste daran: Selbst Menschen ohne Fachkenntnisse können in kürzester Zeit das schaffen, wofür früher monatelange Arbeit von Experten erforderlich war.
Wie funktioniert das Ganze? Die Forscher unter der Leitung von Angela Schoellig, Professorin für Robotik an der TUM, haben ein Webinterface entwickelt, über das die Erstellung einer Choreografie für einen Drohenschwarm erfolgt. Der erste Schritt besteht darin, ein Musikstück auszuwählen, zu dem die Drohnen ihre luftige Tanzperformance darbieten sollen. Dann kommt das KI-Sprachmodell SwarmGPT ins Spiel. Es empfängt das Musikstück und analysiert die Informationen, um daraus eine Choreografie für bis zu zwölf Drohnen zu erstellen. Dabei nutzen die Forscher das Large Language Model (LLM) ChatGPT. Ursprünglich für die Textgenerierung entwickelt, kann ChatGPT auch Choreografien erstellen. Obwohl das Modell keinerlei Kenntnisse über Drohnen hat, schafft es dennoch, beeindruckende Flugbahnen zu generieren.
Natürlich ist es möglich, dass in den erstellten Choreografien Fehler auftreten. Daher überprüfen die Forscher diese sorgfältig. Zunächst geschieht dies virtuell auf einem simulierten Flugfeld. Wenn die Choreografie gefällt, wird sie auf die tatsächlichen Drohnen übertragen. Für ihre Experimente verwenden die Forscher Crazyflie Mini-Drohnen, die Open Source sind und nur etwa 42 g wiegen. Um die Sicherheit zu gewährleisten, haben die Forscher eine integrierte Vorrichtung entwickelt. Solange der Filter aktiviert ist, werden Kollisionen in der Luft verhindert – es sei denn, er wird ausgeschaltet. Der zugrunde liegende Algorithmus verwendet eine effiziente Verteilungsoptimierung. Er analysiert die individuellen Flugbahnen der Drohnen, die in der Lage sind, ihre Flugbahninformationen miteinander auszutauschen. Bei Bedarf wird eine Neuplanung durchgeführt, um sicherzustellen, dass sich keine Drohnen gleichzeitig am selben Ort befinden.
Die Forscher der TUM haben SwarmGPT über drei Monate hinweg mit über 30 verschiedenen Choreografien getestet. Dabei setzten sie zwischen sechs und zwölf Drohnen ein. Beeindruckenderweise können mithilfe des Systems innerhalb von etwa fünf Minuten sichere Choreografien für sechs Drohnen zu Musikstücken mit einer Länge von 30 Sekunden erstellt werden. Die benötigte Rechenzeit von ChatGPT variiert je nach Anzahl der eingesetzten Drohnen. Allerdings betont Schoellig, dass das System grundsätzlich beliebig skalierbar ist.
Die Forschungsergebnisse wurden in der Studie „AMSwarm: An Alternating Minimization Approach for Safe Motion Planning of Quadrotor Swarms in Cluttered Environments“ zusammengefasst, die in den Proceedings der IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) 2023 veröffentlicht wurde. Doch damit nicht genug: Die Forscher haben auch untersucht, ob SwarmGPT zur Steuerung von Robotern verwendet werden kann. Die Erfolgsrate bei robotergesteuerten Aufgaben wie dem Greifen von Objekten, Verlegen von Kabeln oder Öffnen von Türen liegt bei beeindruckenden 63,5 bis 80 Prozent. In anderen Szenarien ist die Leistung jedoch noch nicht ausreichend zuverlässig. Schoellig und ihr Team sind jedoch zuversichtlich, dass sie das in Zukunft ändern können. Wenn das System weiterentwickelt wird, könnten Roboter, ob einfache Haushaltsroboter oder industrielle Roboter, durch Sprachanweisungen für spezifische Aufgaben neu programmiert werden, ohne dass dafür Expertenwissen oder Programmierkenntnisse erforderlich sind.
SwarmGPT ist zweifellos ein spannender Einblick in die wachsende Welt der Robotik und Künstlichen Intelligenz. Wer hätte gedacht, dass Drohnen in Zukunft nicht nur in der Lage sein könnten, komplexe Aufgaben zu erledigen, sondern auch zu Musik zu tanzen? Die Möglichkeiten scheinen endlos zu sein. Wir können gespannt sein, was die Zukunft noch für uns bereithält.
Schlagwörter: SwarmGPT + TUM + ChatGPT
Wie bewerten Sie den Schreibstil des Artikels?