Eine Zeit für alle: Synchronisation von Zeit in Drohnenschwärmen

Ticken mehrere Uhren gleichzeitig, ist schwierig zu bewerkstelligen, dass sie auch tatsächlich gleichzeitig dieselbe Zeit anzeigen. Für gemeinsam fliegende Drohnenschwärme kann dies zum Problem werden. Nachwuchswissenschaftlerin Agata Gniewek arbeitet dazu an neuen Technologien.

Das Problem steckt im Detail: Wenn Drohnenschwärme gemeinsam losfliegen, um Missionen wie die Erkundung eines Gebäudes nach einem Erdbeben zu erfüllen, müssen sie gut miteinander zusammenarbeiten können. Agata Gniewek, Doktorandin im Karl Popper Kolleg zu „Networked Autonomous Aerial Vehicles“ an der Alpen-Adria-Universität Klagenfurt, möchte die Arbeit von Drohnenschwärmen verbessern, indem sie auf die Synchronisation der Uhren in den Drohnen fokussiert. Denn: „Selbst wenn wir die Uhren in den Drohnen zum Start synchronisiert haben, entstehen im Laufe der Zeit Differenzen, die auch größer werden. In der Folge kommt es zu Fehlern in der Koordination der Drohnen.“

Agata Gniewek bedient sich für ihr Arbeitsfeld des Synchronisierungs-Systems der Glühwürmchen. Diese blinken gemeinsam, um in Summe sichtbarer zu sein und verwenden Tricks, die es ermöglichen, dass sie sich immer wieder aufeinander abstimmen. Der Mechanismus wurde mittlerweile mathematisch modelliert, um ihn auch für Technologieentwicklung nutzbar zu machen. Nun gehe es darum, die Glühwürmchen-Synchronisation auch für das Problem, vor dem Gniewek und ihre Kolleginnen und Kollegen stehen, nutzbar zu machen. „Wir wollen eine Echtzeitsynchronisation erreichen, die ohne GPS oder Internet auskommt. Es gibt bereits Protokolle, die aber leider nicht verteilt funktionieren: Wenn es also eine zentrale Stelle braucht, die die jeweils richtige Zeit ausgibt, liegt bei diesem Knoten auch eine potenzielle Fehlerquelle. Deshalb verwenden wir Methoden, die Verhalten aus der Natur reproduzieren.“

In einem nächsten Schritt wird Gniewek versuchen, die Glühwürmchen-Synchronisation für Bodenroboter zu adaptieren, weil es hier weniger Einschränkungen als für die kleinen Flieger gibt. Agata Gniewek ist mit der Forschungsarbeit im Karl Popper Kolleg ganz in ihrem Element, hat sie doch an der Wrocław University of Science and Technology „Control Engineering and Robotics“ studiert. Den Traum, selbst Ingenieurin zu werden, hegte die Polin bereits, seit sie mit vier Jahren das Technologieunternehmen besuchte, in dem ihr Vater tätig war. Nach einer kurzen Phase in der Industrie konkretisierten sich ihre Pläne: „Reine Ingenieursarbeit ist nicht das, was ich gerne lange mache. Ich wollte zurück in die Wissenschaft, um auch an einer Doktorarbeit zu arbeiten.“ Mit der Stelle in Klagenfurt hat sie den perfekten Platz zur perfekten Zeit für sich gefunden, wollte sie doch in die Nähe der Alpen ziehen, um auch ihrer Leidenschaft, dem Sport in den Bergen, zu frönen. Nun scheint für sie alles gut zusammenzupassen: Die Arbeit im internationalen Team an einem Thema, das für sie zukunftsträchtig und motivierend ist, sowie das Umfeld, das sie sich gewünscht hat. Für Agata Gniewek hat sich so manches erfüllt; für ihre Eltern, so erzählt sie mit einem Augenzwinkern, jedoch nicht so ganz: Die beiden wünschten sich eine Ärztin und eine Anwältin als Töchter. Gnieweks Schwester arbeitet nun tatsächlich in der Juristerei, Agata hingegen landete – auch in Polen nicht ganz typisch für eine junge Frau – in der Technik. „Die öffentliche Meinung ist aber im Wandel und ich hoffe auf viele, die sich auch für diesen Weg entscheiden.“

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