Name: Wat kunnen dronebouwers leren van zwermen spreeuwen?
Uploaded: 2021-06-10T00:00:00+02:00
Duration: 10 min 32 s
Description: De patronen waarin zwermen spreeuwen door de lucht vliegen lijken complex, maar zijn eigenlijk vrij simpel. Dronebouwer Guido de Croon past de regels die spreeuwen volgen toe in zijn drones. Dat kan van pas komen in bijvoorbeeld rampsituaties.

Klas 4/5/6

Een zwerm spreeuwen die als een geheel door de lucht vliegt. Natuurliefhebbers krijgen er geen genoeg van. Ik vind het een van de mooiste natuur wonderen. Ook het journaal geeft de spreeuwen graag zendtijd. Zoals hier in Friesland. Een aantal roofvogels is ook in de buurt, hopend op een prooi. Maar doordat ze onverwachte bewegingen maken, zijn ze lastig te pakken. Die onverwachte beweging is wat wetenschappers fascineert. Hoe werken die spreeuwen zo samen? Die kennis is te gebruiken in de ontwikkeling van zelfstandig vliegende drones. Wat kunnen drones leren van zwermen vogels? Dat bespreek ik met Guido de Croon. Hij is hoogleraar bio-geïnspireerde drones aan de TU Delft. Hij studeerde daarvoor kunstmatige intelligentie in Maastricht. En probeert zijn fascinatie voor de intelligentie van kleine dieren zoals vogels toe te passen in vliegende robots. Welkom, goed dat je er bent. Dank je. Net als Ilja Voets zich laat inspireren door de ijsvis, laat jij inspireren door vogels. Precies. Dit is echt prachtig om te zien. Als je die patronen ziet, zijn ze zo complex dat je bijna zou kunnen denken dat die vogels iets heel moeilijk doen samen. Is dat niet zo? Nee, biologen zijn erachter gekomen dat die vogels vooral naar een paar buren kijken. En een paar simpele regels volgen om dit soort prachtige patronen te maken. Welke regels volgen ze? Er zijn een paar regels. EEN regel is dat ze niet tegen elkaar aan willen botsen. Belangrijk. Het tweede is dat ze niet helemaal autistisch zijn, want ze kijken naar hun buren. Als die een bepaalde richting uit vliegen, passen ze zich een beetje aan. Dat is de tweede regel. En de derde regel is dat ze niet helemaal willen afdwalen van de zwerm. Ze willen niet in hun eentje zijn, dan gaan ze terug naar de zwerm. Dat zijn drie belangrijke regels. Ze zijn dus heel sociaal, letten constant op elkaar? Precies, ja. Is er geen leider? Dat ligt een beetje aan de zwerm. Sommige vogels hebben een sterkere wil dan andere. Wat dat betreft zijn het net mensen. Die vliegen iets meer hun eigen richting uit en luisteren minder naar de buren. Maar over het algemeen is er geen leider die zegt: nu moet je naar links of rechts. Dat bepaal je constant met elkaar aan de hand van de regels die je noemde. Die regels heb je in deze drones gestopt? Precies. We werken met heel kleine drones. Het interessante is dat je met zulke simpele regels dit soort drones moeilijke taken kunt laten uitvoeren. Dat doe je aan de hand van een model, daar gaan we even naar kijken. Jij kunt vertellen wat je er precies instopt. De regels waar we het net over hadden, zie je hier in actie in een simulator. Die driehoekjes moeten de vogels voorstellen. Die volgen precies de drie regels. Ze willen niet aanbotsen tegen de rode cirkeltjes. Hier volgen ze alleen de drie regeltjes en je ziet dat ze mooie patronen volgen en dat het er best natuurlijk uitziet. Ze zijn niet helemaal EEN groep. Nee, dat gebeurt ook bij echte zwermen vogels. Als er een obstakel is gaan sommige linksaf, andere zelf. Een later vinden ze elkaar weer. Dit stop jij vervolgens in deze drones, die heel klein zijn. Nog kleiner dan de vogels zelf, of niet? Ja, dit zijn heel kleine drones. Zo groot als een handpalm ongeveer. Heel licht. Ja, 30 gram. Dat is bijna geen gewicht. We programmeren deze drones. Programmeren is dat je een soort stappenplan geeft voor de robot die hij kan volgen. Uiteindelijk programmeren we dat in het computertje. Dat kunnen we hier zien. Dit is een drone die je even hebt opengeklapt. Precies. Je ziet hier een chip. Die zit ook in je mobiele telefoon. Hier zetten we de regeltjes in waar we het net over hadden. Maar een vogel heeft alle ruimte om zich heen in de gaten. Die kan draaien, die kan omhoog en omlaag. Misschien wel om zijn eigen as draaien. Kunnen die drones dat ook? Ja. Deze drones kunnen dat ook. Ze kunnen naar rechts, naar rechts, ze kunnen ronddraaien. Kunnen ze een looping maken? Zelfs dat. Deze zijn iets anders dan de vogels. Want vogels hebben vleugels waarmee ze anders bochten maken. Dat gebruiken ze om samen te vliegen, om te weten wat de ander gaat doen. Maar in bezit te kunnen we het gedrag hiermee nabootsen. De ogen zijn belangrijk bij die regels voor het in de gaten houden van elkaar. Zitten die ogen er ook in? Hier zitten nog geen oogjes op. Dat is wel interessant. Jullie hebben ook beelden uit Hongarije. Die kunnen we meteen even laten zien. Dit zijn beelden van een Hongaarse onderzoeksgroep. Je ziet een zwerm drones die de regels eigenlijk ook volgt. Het ziet er heel mooi uit. Ze zijn wat langzamer dan de vogels. Maar het is best een rustgevend gevoel als je dit ziet. Ze volgen de regels en net als je navigatiesysteem gebruiken ze gps. Ze weten precies waar ze zijn op de wereld en dat communiceren ze naar elkaar. Ze weten ook waar de ander is. Dit is heel mooi, maar dit werkt niet als je naar binnen gaat. Want daar werkt gps heel slecht. De satellieten kunnen we dan niet vinden. Daarom hebben wij gewerkt om net als vogels de drones in staat te stellen elkaar ook te zien als ze geen hulpmiddelen hebben zoals gps. En dan beslissen ze zelf of ze naar links of naar rechts gaan of naar boven of naar onder? Jij staat er niet naast met een afstandsbediening zoals bij gewone drones? Precies. Er is niemand met een afstandsbediening. Dat bepalen ze zelf. De regels worden al lang bestudeerd, die zijn best makkelijk. Maar het probleem waarmee je oplost dat ze elkaar kunnen zien, dat was heel moeilijk. Daar hebben we zeven jaar aan gewerkt. Het probleem was dat we niet de vogels precies na konden doen. Die doen dat door te kijken en te horen. Wij hebben gebruik gemaakt van draadloze communicatie. Een zwerm vogels zijn er honderden of duizenden bij elkaar. Kun je dat nabootsen of moet er dan nog meer veranderen in de hardware van die drones? Precies. Wat we eerst ontwikkeld hebben, is dat ze draadloze communicatie gebruiken. Dan kun je zien hoe dichtbij elkaar ze zijn. Maar dat werkt niet als je meer en meer drones pakt. Op de achtergrond zie je honderden of misschien wel duizenden vogels. Dus moeten we meer toe naar hoe de vogels het doen. Wij spelen in op een mooie ontwikkeling, dat er nieuwe camera's, maar ook nieuwe computers zijn die veel meer werken zoals het brein. Die heb je al geprobeerd. Zullen we daar even naar kijken? Ja zeker. Hier zien we een drone. Hij heeft wel grote hersens, moet ik zeggen. Het gaat eigenlijk om die kleine USB-key die in beeld komt. Daar zit dat nieuwe computertje op. Die de neuronen in je brein nadoet. Dit is de eerste vlucht van een drone die bestuurd wordt door zo'n breintje. Wat hij doet, hij landt eigenlijk net als een bij. Als hij naar onder gaat, probeert hij de snelheid van de dingen in beeld gelijk te houden. Hier hebben we hem weer. Straks gaat hij naar onder. Dat doet hij door naar onder te kijken en door stroomstootjes in het breintje te geven. Dit kan verder niemand, behalve jij met deze drone? Ja, dit is de eerste vlucht ter wereld met een neuromorfische computer die echt neuronen in de hardware heeft. Jullie hebben ook nagebootst hoe je de zwerm drones kunt gebruiken. Wat zien we hier? We zien een scenario dat we nabootsen. Er is een ramp geweest. Er zijn mensen in het gebouw en die zwerm drones vliegt uit en probeert zo snel mogelijk die ruimte in beeld te krijgen. En dan terug te komen naar het beginpunt zodat reddingswerkers meteen naar de personen toe kunnen gaan. En zo tijd besparen. Dat is waar je zo'n zwerm voor kunt gebruiken. Dat is dus anders dan EEN drone? Die kun je toch ook laten vliegen? Als je dit door EEN drone laat doen, duurt het veel langer. Met zes van die drones die helemaal zelf vliegen hoef je alleen maar even te wachten, dan komen ze terug en dan weet je precies: ik moet naar rechts. Dit is een verdieping. Maar het kan ook voor een heel gebouw. Dan heb je honderden drones, die gaan het gebouw binnen en vertellen jou: in die ruimte moet je iemand redden. Klinkt heel mooi. Ik kan me voorstellen dat mensen die de serie Black Mirror hebben gezien…Heb je hem gezien? Ja. dat die misschien denken: het kan ook verkeerd uitpakken. Voor de mensen die het niet hebben gezien, hebben we een fragment waarbij autonome drones iets anders doen dan wat de bedoeling is. Het is een scifi-serie. Scifi-horror-serie moet ik zeggen. Is dit ook terecht scifi of is het wel iets wat jullie onder controle houden? Moet het niet te autonoom worden allemaal? Je moet er rekening mee houden dat als je robots hebt, die zijn fysiek. Dus die kunnen tegen iemand aanvliegen. Wat je kunt doen om dit soort dingen te voorkomen, hier word ik natuurlijk ook niet blij van...ten eerste kun je ze zo maken dat ze niet echt pijn kunnen doen. Daarom werken wij met kleine, lichte drones. Ten tweede, en dat zie je ook in deze aflevering, wordt er ineens een hele zwerm gehackt door iemand. Je moet juist die digitale veiligheid garanderen als je een product maakt. Wij hebben drones die je alleen kunt herprogrammeren als je ze aanraakt. Ga dat maar eens doen met duizenden drones. In die serie logt iemand ergens in en kan hij ineens al die drones besturen. Dat is niet zoals je zo'n systeem moet opzetten. Daar denken jullie over na? Zeker. Dank je wel, en veel succes met je zwermen drones.

Wat kunnen dronebouwers leren van zwermen spreeuwen?

De meest interessante reportages, gesprekken en fragmenten uit het wetenschapsprogramma Atlas (NTR).

Programmaheaders

Logo Wetenschap

Atlas in de klas

Naar het Youtubekanaal van NTR Wetenschap

De patronen waarin zwermen spreeuwen door de lucht vliegen lijken complex, maar zijn eigenlijk vrij simpel. Dronebouwer Guido de Croon past de regels die spreeuwen volgen toe in zijn drones. Dat kan van pas komen in bijvoorbeeld rampsituaties.

Techniek

Dieren en planten

Drones geïnspireerd op vogels

Bekijk ook

Extra's

Schooltv biedt meer dan video's! Ontdek onze extra inhoud:

Ontvang jij de nieuwsbrief al? Blijf op de hoogte door je aan te melden en ontvang elke maand een nieuwsbrief naar keuze in je inbox!

Oranje

Schrijf je in de voor de maandelijkse nieuwsbrief voor het laatste Schooltv PO-nieuws

Nieuwsbrief PO

Blijf op de hoogte van het laatste Schooltv-nieuws voor VO.

Nieuwsbrief VO

Contact

Schooltv Help

Veelgestelde vragen

Schooltv maakt educatieve content voor het onderwijs, bestaande uit video's en interactief materiaal. Altijd bij de les!

Over Schooltv

Over Schooltv.nl

Schooltv.nl is een videodatabase, gevuld met educatieve en informatieve videoclips, filmpjes, fragmenten, liedjes, animaties, lesvideo’s afleveringen, TV-programma’s, televisieseries, videoverzamelingen en afspeellijsten.