Разработки Университета ИТМО: Управление дронами на основе блокчейн

Сфера применения технологии блокчейн сегодня расширяется, выходя за пределы экономики. Самый известный пример ее использования — сеть bitcoin. Однако в ней доступна ограниченная информация — отправитель «монет», их количество и адрес получателя.

Один из проектов, которым занимаются сотрудники и студенты Университета ИТМО, использует блокчейн и применяет технологию в другой сфере — управлении беспилотниками. Подробнее об этом расскажем в нашем материале.

Christopher Michel / Flickr / CC

Проект основан на использовании платформы Ethereum. Ее основное отличие от остальных систем электронных денег — внутренняя валюта («эфир») тут не является эквивалентом монет, а питает узлы сети, которые работают друг с другом по «умным контрактам».

Например, один узел отправляет «эфир» по определенному адресу, и эта информация заносится в блокчейн. В ответ на это другой узел начинает исполнять код. Таким образом, можно создать сеть, в которой за корректным исполнением инструкций будут следить сами роботы.

После создания контракта по найму (для чего нужно указать координаты базы) и передачи транзакции в сеть Ethereum, дрон получает координаты и рассчитывает расстояние и стоимость полета. Затем пользователь совершает оплату, а робот приступает к выполнению задания. Разработчики уверены, что такая платформа может лечь в основу системы взаимодействия участников рынка интернета вещей.

Конечной целью проекта является создание массового сервиса дронов, которые будут самостоятельно и децентрализованно управляться, обмениваясь инструкциями. Такая необходимость обусловлена тем, что в использовании дронов-беспилотников задействованы разные участники: конечные пользователи, страховые компании, Интернет-провайдеры, автономные базы дронов, компании, предоставляющие топографические данные и так далее. А децентрализация управления обеспечивает высокий уровень безопасности.

Первые испытания были проведены еще в 2015 году. А в апреле этого года команда проекта в лице Сергея Лоншакова, ассистента кафедры систем управления и информатики Университета ИТМО Александра Капитонова, выпускника Университета ИТМО Александра Крупенькина и студента Университета ИТМО Семена Павлова проверили систему на способность самостоятельно корректировать маршруты. Всего было задействовано четыре дрона, маршруты которых специально пересекались. Эксперимент оказался успешным:

Ведущий разработчик проекта Сергей Лоншаков впервые представил проект широкой общественности этим августом на Drone Expo Show. А 28 октября проект был включен в интерактивную сессию V ежегодного Форума «Открытые инновации», который прошел в технопарке «Сколково». Сергей отметил рост интереса к применению этой технологии, что было заметно по количеству человек, присутствовавших на демонстрации «Дрона-сотрудника».

Еще один разработчик высоко оценил перспективы проекта в интервью с интернет-порталом ForkLog: «Бизнес-модель этого проекта представляется крайне жизнеспособной для 2016 — 2018 годов. С учетом того, что проект сочетает в себе две крайне высокотехнологичные и молодые стороны — криптовалютные технологии с использованием умных контрактов и применение фреймворка ROS для общения с доном».

/ Фото itmo.news

Деятельность участников команды на этом не ограничивается, у них есть опыт работы и с другими технологиями. Например, Александр Капитонов работал в группе исследователей под руководством зав. кафедрой систем управления и информатики Университета ИТМО Алексея Бобцова над внедрением LEGO MINDSTORMS NXT в обучение студентов основам адаптивного управления. Проект является образовательным, включает изучение способов вовлечения студентов в работу и нацелен на создание продуктивной атмосферы для развития теоретических аспектов адаптивного управления.

Кроме того, в составе другой группы Александр разрабатывал систему управления мобильными роботами с применением кинематической модели. Команда остановилась на изучении роботов с роликонесущими колесами из-за их маневренности и опробовала разработанную систему на практике.

Проект, созданный на базе Университета ИТМО, отлично вписывается в концепцию Национальной технологической инициативы. НТИ разработана с учетом ожидаемых глобальных изменений на рынке технологий и нацелена на развитие в России подходящей среды для формирования достаточного количества высококвалифицированных и заинтересованных кадров, создание площадок для их обучения и роста и разработку новых технологий.

Согласно концепции, в течение 10-20 лет возникнут новые крупные мировые рынки в области технологий. И благодаря поэтапному внедрению НТИ, Россия сможет быть достойно представлена на этих рынках.

Экспертами были определены приоритетные области развития (они же будущие технологические рынки), одна из них — Аэронет (AeroNet) — предполагает развитие сегментов рынка беспилотных авиационных систем. Агентством стратегических инициатив (регулятором НТИ) была разработана дорожная карта, согласно которой к 2020 году планируется «разработка технологий полетов БВС в общем воздушном пространстве совместно с пилотируемой авиацией и технологий для создания систем автоматической самоорганизации множеств БАС» (см. пункт 1.7. в таблице «План реализации дорожной карты» тут).

/ Изображение АСИ

В рамках проекта «Дрон-сотрудник» уже сегодня реализуется возможность организации одновременного полета нескольких дронов без участия человека (как раз то, что в НТИ «запланировано» на 2020 год). Безусловно, это только малая часть концепции, которая помимо этого пункта включает использование беспилотников, например, на орбитах и даже в качестве транспорта. Но успехи проекта показывают, что НТИ может существовать не только на бумаге и создавать климат для исследователей и разработчиков.

Соавтор проекта НТИ Дмитрий Песков в своем выступлении в Университете ИТМО, сказал, что, по его мнению, одним из основных трендов в технологической сфере является «блокчейнизация», то есть отказ от посредников во всех областях, что, в свою очередь, связано с очень высоким темпом развития технологий. (См. пункт «Технологическая сингулярность и “олдфаги”» в источнике). Это, возможно, объясняет повышенный интерес к проекту «Дрон-сотрудник» – его создатели попали в тренд и смогли разработать технологию на стыке нескольких и без того популярных систем.

В Университете ИТМО разработкой в области БПЛА занимается не только команда Сергея Лоншакова. Например, в Университете была разработана модульная платформа для построения беспилотников различной конфигурации. Можно выбрать различные варианты компоновки модулей в зависимости от желаемых характеристик аппарата, кроме того, аппаратная система нацелена на работу именно с отечественными компонентами. В систему входит и бортовой компьютер на ОС Linux.

Целая команда Университета ИТМО (в лице Алексей Маргуна, Константина Зименко, Дмитрия Базылева и других) разработала алгоритм управления БПЛА на основе метода линеаризации обратной связью (подробнее об исследовании читайте тут). В работе сравниваются два метода управления квадрокоптером с робототехническим манипулятором. В результате на основе построенных моделей, ученые приходят к выводу, что новый предложенный ими способ управления позволяет беспилотнику более четко и эффективно следовать заданной траектории, чем классический подход (на основе пропорционально-дифференциального регулятора).

В Университете ИТМО большое внимание уделяется и технологии блокчейн как таковой. Например, работу блокчейн на базе платформы Ethereum, которая была разработана российско-канадским программистом Виталиком Бутериным и запущена (официально) всего около года назад (именно на ее основе работает проект «Дрон-сотрудник»), с этого года могут изучать студенты магистерской программы «Математическая физика и теория информации».

Еще один пример исследований в этой области – проект «умного города», в котором сотрудники Университета ИТМО работают совместно с европейским проектом bIOTope. А студенческое конструкторское бюро (RED) от кафедры систем управления и информатики, интегрируют мобильные робототехнические системы в сеть Ethereum. (Подробнее о деятельности этого бюро мы уже писали тут).
ссылка на оригинал статьи https://habrahabr.ru/post/315750/