© U.S. Department of Defence/ U.S. Air Force/ Master Sgt. Barry LooBrandon Tseng, COO von Shield AI, präsentierte auf der «ThunderDrone Tech Expo» in Tampa, Florida, im Jahr 2017 den ersten Prototypen der Kampfdrohne «Nova».Drohnen spalten die Gesellschaft. Die einen prognostizieren ihnen eine gigantische Zukunft, andere verunglimpfen sie als «fliegende Kameras». Sicher ist: Bei Militär, Polizei sowie Schutz- und Rettungsdiensten leisten Drohnen wertvolle Arbeit. Und mit künstlicher Intelligenz an Bord werden sie zu wahren Überfliegern.

Im April 2019 stellte die Schweizerische Rettungsflugwacht die «Rega-Drohne» vor. Diese soll die Luftrettungskräfte bei der Suche nach Vermissten unterstützen und ohne Sichtverbindung zum Piloten vordefinierte Gebiete autonom absuchen. Dazu verfügt der rund 17 Kilogramm schwere Mini-Helikopter über Satellitennavigation mit zwei hochpräzisen, redundanten GNSS-Empfängern, ein Antikollisionssystem (FLARM und ADS-B-Empfänger) und bordeigene Geländemodelle sowie Hindernisdatenbanken.

Erkennen, wie Menschen aussehen

Bei der Suche nutzt die Drohne diverse Sensoren, darunter eine neuartige Mobiltelefon-Ortung sowie je eine Wärme- und Tagbildkamera. Deren Signale werden in Echtzeit kategorisiert – mithilfe einer vom «Autonomous Systems Lab» der ETH Zürich entwickelten Software. Der lernfähige KI-Algorithmus erkennt Personen in diversen Positionen und aus verschiedenen Perspektiven – und agiert mit jedem Bild, das er auswertet, zuverlässiger und schneller. Detektiert die Software bei der Bildauswertung einen «Treffer», übermittelt sie Koordinaten und Live-Bilder an den Operator. Bestätigt dieser den Sucherfolg, wird der Rettungstrupp losgeschickt. Das bedeutet: Ungeachtet der KI-Software sind Operator und Pilot unverzichtbar. Sie koordinieren die Suche mit anderen Einsatzkräften, geben der Drohne das Suchgebiet vor und verifizieren die von der Drohne vermeldeten Sucherfolge. Aber die KI an Bord der Drohne gestaltet die Suche schneller und sicherer.

© RegaDie neue Rettungsdrohne der Schweizerischen Luft­rettungsgesellschaft Rega kann definierte Suchgebiete autonom absuchen und verfügt über einen lernfähigen Algorithmus zur Detektion menschlicher Körper.Ahnen, was Menschen in Not tun

Ebenfalls der optimierten Suche nach Vermissten dient ein Projekt des Polytechnikums der Universität Virginia. Dort wollen Forscher Drohnen befähigen, die Lehren aus früheren Einsätzen für eine effizientere Suche zu nutzen. Dazu entwickelten sie aus den Daten von rund 50’000 Vermisstenfällen knapp drei Dutzend «Opferprofile». Kennt nun die Suchdrohne wesentliche «Eckdaten» aktuell Vermisster wie deren Alter, Fitness-Level und mitgeführte Ausrüstung, ermittelt die KI-Software, wie sich die Gesuchten verhalten werden. Denn die Erfahrung zeigt: Jüngere, sportliche Personen und grundsätzlich alle, die ein Smartphone mitführen, versuchen oft, aufzusteigen, in der Hoffnung auf Netzverbindung. Ältere, geschwächte und unerfahrene Berggänger indes streben talwärts – oder verharren an Ort und Stelle. Je besser die Drohne also «ihre Kundschaft» kennt, desto wahrscheinlicher wird ein schneller Sucherfolg – hoffen die Forscher.

© Westpac Little RipperDie in Australien entwickelte West­pac-Little-Ripper-Drohne «Croc­Spotter» erkennt Kroko­dile an deren typischem Bewegungs­muster.Wissen, wie Haie schwimmen

Kein Rätsel ist «ihre Kundschaft» für die Entwickler der australischen Westpac-Little-Ripper-Lifesaver-Drohnen vom Typ «Sharkspotter» und «Crocspotter», mit deren Hilfe Haie und Krokodile in Küstengewässern und entlang von Wasserstrassen aufgespürt werden. Kernstück der Drohnen ist eine von der Technischen Universität Sydney entwickelte KI-Lösung, welche die Schwimm- und Körperbewegungen von mit Hochleistungskameras gefilmten Objekten auswertet.

Der Algorithmus erkennt – in Echtzeit und mit gut 90 Prozent Zuverlässigkeit – sofort, was im Wasser schwimmt: Rochen, Wal, Delfin, Surfer, Schwimmer – oder eben ein Hai oder ein Krokodil. Im Fall eines Treffers warnt die Drohne anwesende Personen mit bis zu 700 Dezibel (!) lauten Warntönen. Zudem kann der Drohnenpilot, der die Bilder live auf dem Monitor sieht, via Lautsprecher eine Durchsage absetzen und Rettungsmittel abwerfen.

© Charles A. and Anne Morrow Lindbergh FoundationJohn Petersen von der Charles A. and Anne Morrow Lindbergh Foundation zeigt eine der nachtflugfähigen Drohnen, mit denen Ranger in Afrika Wilderer aufspüren.Fliegen, um Straftaten zu vermeiden

Aus Boston kommt «Neurala Brain,» ein lernfähiges neurales Netzwerk, mit dessen Hilfe Drohnen vordefinierte Ziele wie Personen oder Fahrzeuge besonders schnell und sicher aufspüren können – selbst in Menschenmengen oder im dichten Verkehr. Das gestaltet Such- und Fahndungseinsätze effizienter, kann aber auch helfen, Straftaten zu verhindern. So nutzen afrikanische Ranger im von der Charles A. and Anne Morrow Lindbergh Foundation unterstützten «Air Shepherd»-Programm nachtflugfähige, autonom agierende Drohnen, um Wilderer zu detektieren, zu stören und zu verhaften, noch ehe diese Elefanten oder Nashörner erlegen können. Dank der KI-Lösung wurde ihre Suche effektiver –
und wo die Drohnen fliegen, trauen sich die Wilderer schon gar nicht mehr in den Busch.

Zeigen, was sonst niemand sehen kann

Die aktuell vermutlich leistungsstärkste KI-Drohne ist der Quadrocopter «Nova2» des US-amerikanischen Unternehmens «Shield AI». Das auf KI spezialisierte Unternehmen wurde 2015 von Brandon Tseng, Ex-Navy-Offizier und Afghanistan-Veteran, und dessen Bruder Ryan gegründet – und hat bis heute rund 48 Mio. Dollar von acht Investoren erhalten, darunter Schwergewichte wie Andreessen Horowitz, Breyer Capital, SVB Capital und Bloomberg Beta.

Das zentrale Vorzeigeobjekt von Shield AI ist der 2017 erstmals präsentierte fliegende Kampfroboter «Nova». Mittlerweile in der zweiten Generation am Start soll die Drohne, die optional auch kleinere Nutzlasten transportieren (und abwerfen) kann, Bodentruppen wirkungsvoll unterstützen. Der Grund: Bodentruppen stellen in modernen Kriegen kaum fünf Prozent der Truppe, beklagen aber 90 Prozent der Opfer. Diese fallen vor allem auf der berüchtigten «letzten Meile», im Nahkampf in den Städten, an. «Nova2» soll diese Truppen unterstützen – indem er für diese alle für die Satelliten- und Luftaufklärung unzugängliche Gebiete wie Innenräume, Keller, Höhlen, Stollen und Tunnels selbstständig oder von einem Piloten gesteuert ausspioniert.

«Nova2» kann vom Boden gestartet, aber auch aus Flugzeugen abgesetzt werden. Dabei sorgen die bordeigene Flugsteuerung sowie eine hochentwickelte elektronische Stabilisierung für den sicheren Übergang vom freien Fall in den gesteuerten Flug.

Im Einsatzgebiet klärt die Drohne das Umfeld auf – mit 21 Sensoren, darunter vier 8-Megapixel-Tag-/Wärmebild-Kameras mit nahezu 360-Grad-Sichtfeld, fünf Stereo-Tiefensensoren, redundante inertiale Messeinheiten (IMUs), Barometer, Dualband-GPS, Sonar und Kompass. Die KI-Software scannt die Echtzeit-Videos auf gegnerische Kämpfer und weitere Gefahrenherde und zeigt diese in der Lagekarte an – dank App auf jedem verbundenen Android-Smartphone.

Dazu verfügt die Drohne über mächtig Rechenleistung: 30 TOPs, 512 GPU- und acht CPU-Kerne sowie spezialisierte ASICS (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen) verarbeiten die von den Sensoren gelieferten Daten mit 30 GBit pro Sekunde.

Natürlich kann «Nova2» auch in absoluter Dunkelheit (Black-out-Bedingungen) eingesetzt werden – dank mehrerer In­frarot-Blitzer. Diese sind so platziert, dass Rückstreuungen durch Staub und Luftpartikel vermieden werden. Zudem stellen spezielle Algorithmen sicher, dass die IR-Blitze die Sicht des mit Nachtsichtgerät arbeitenden Operators nicht beeinträchtigen.

Für 2021 hat Shield AI überdies ein Software-Update angekündigt, welches den Einsatz von «Nova2» im intelligenten Schwarmverband ermöglichen soll. Spätestens dann werden selbst die hartnäckigsten Drohnenkritiker einsehen müssen: Drohnen mit KI sind weit mehr als «fliegende Kameras».