Militärische Lehren aus dem Ukraine-Krieg
Ich habe gelesen und auf Video gesehen, dass in China bis zu 10.000 Drohnen koordiniert bunte Bilder in die Luft "zeichnen".

Soll "AI-gesteuert" sein, was immer das heißt. Weiß jemand hier wie diese doch recht große Zahl an Drohnen angesteuert wird? Über Glasfaser dürfte das nicht gehen.

Man könnte an Gruppierung und Hierarchien von Drohnen nachdenken, ähnlich wie in einer militärischen Formation. Diese unterschiedlich großen Gruppen könnten dann teilautonom agieren. Folge davon wäre dann auch nur die teilweise Ausschaltung der Formation durch Störungen oder Gegenangriffe.

Hier wird in der nächsten Zeit noch viel (unvorhergesehenes) passieren.

Vielleicht zu viel des Guten, aber mich interessierte die Fragestellung. Das hier habe ich bei einer ersten Recherche herausgefunden:

Die Steuerung der Drohnen in groß angelegten Drohnenshows, wie sie in China für beeindruckende Luftbilder genutzt werden, erfolgt durch hochentwickelte Systeme, die auf präzisen Algorithmen und Kommunikationsprotokollen basieren. Hier sind die Hauptkomponenten, wie solche Drohnen-Shows realisiert werden:

1. **Zentralisierte Steuerung**: Eine zentrale Computer- oder Steuerungsplattform koordiniert die Position und Bewegung jeder einzelnen Drohne in Echtzeit. Die Steuerung basiert auf zuvor erstellten Animationen und Bewegungsmustern, die mit Software für Flugbahnen und Lichtsteuerung entwickelt wurden.

2. **GPS und Positionsbestimmung**: Jede Drohne verfügt über ein GPS-Modul, das es ihr ermöglicht, ihre genaue Position im Raum zu bestimmen. Die zentrale Steuerung gibt dann die genauen Koordinaten für jede Drohne vor, sodass diese synchron in der Luft fliegen können, ohne miteinander zu kollidieren.

3. **Kommunikationsnetzwerk**: Die Drohnen kommunizieren über ein robustes drahtloses Netzwerk, oft basierend auf Wi-Fi oder speziellen Funkfrequenzen. Die Steuerungsbefehle werden kontinuierlich von der zentralen Einheit an die Drohnen gesendet, um die Flugbahnen, Höhenänderungen und die Lichtsteuerung in Echtzeit anzupassen.

4. **Kollisionserkennung und Vermeidung**: Viele der Drohnen sind mit Sensoren ausgestattet, die Kollisionen verhindern, indem sie Hindernisse oder andere Drohnen in der Nähe erkennen und ihre Flugbahn anpassen, wenn nötig.

5. **LED-Lichtsteuerung**: Jede Drohne ist mit LED-Lichtern ausgestattet, die in verschiedenen Farben und Mustern leuchten können. Diese Lichter werden ebenfalls über die zentrale Plattform angesteuert, sodass die Drohnen gemeinsam Bilder oder Animationen am Nachthimmel formen.

6. **Synchronisation**: Um komplexe Muster zu erzeugen, müssen die Bewegungen und das Leuchten der Drohnen extrem präzise synchronisiert sein. Diese Synchronisation wird durch spezielle Algorithmen sichergestellt, die Bewegungsdaten und Lichtmuster in Echtzeit anpassen.

Der gesamte Prozess erfordert eine sorgfältige Planung und Simulation, um sicherzustellen, dass die Show reibungslos abläuft und die Drohnen sich wie geplant bewegen.

Nachfrage: welche Algorithmen werden benutzt:

Antwort:

Die speziellen Algorithmen, die für Drohnenshows verwendet werden, stammen aus verschiedenen wissenschaftlichen und technischen Disziplinen. Sie basieren auf Entwicklungen in den Bereichen Robotik, Künstliche Intelligenz (KI), Steuerungstechnik, und Computergraphik. Hier sind einige Quellen und Prinzipien, auf denen diese Algorithmen beruhen:

### 1. **Schwarmintelligenz**
Die Konzepte der Schwarmintelligenz, die aus der Biologie inspiriert sind, spielen eine Schlüsselrolle. Diese Algorithmen basieren auf dem Verhalten von Schwärmen in der Natur, wie z.B. Fischschwärmen oder Vogelschwärmen. Jedes "Mitglied" des Schwarms (hier eine Drohne) befolgt einfache Regeln und reagiert auf seine Nachbarn, was zu einem kollektiven, koordinierten Verhalten führt. Algorithmen wie *Boids* (von Craig Reynolds) simulieren Schwarmbewegungen und sind die Grundlage für viele Drohnen-Kontrollsysteme.

### 2. **Pathfinding und Optimierung**
Um Kollisionen zu vermeiden und die Drohnen effizient zu bewegen, kommen spezielle Optimierungsalgorithmen zum Einsatz. Diese Algorithmen berechnen die kürzesten, sichersten oder energetisch effizientesten Flugbahnen für jede Drohne. Bekannte Ansätze wie der *A*-Algorithmus oder *Dijkstra*’s Algorithmus zur Wegfindung werden oft modifiziert, um in Echtzeit auf die Anforderungen der Drohnenshow zu reagieren.

### 3. **Simulationssoftware**
Bevor eine Drohnenshow live aufgeführt wird, wird sie in einer Simulationsumgebung entworfen. Hier kommen spezialisierte Simulationsalgorithmen und Software-Tools zum Einsatz, die aus den Bereichen der Computergraphik und Animation stammen. Die Algorithmen für Bewegung und Lichtsteuerung werden dort entwickelt und getestet, um sicherzustellen, dass die Drohnen synchron arbeiten.

### 4. **KI und maschinelles Lernen**
Für die Steuerung und Optimierung von sehr großen Drohnenshows können auch KI-basierte Techniken verwendet werden. Maschinelles Lernen hilft, komplexe Bewegungsmuster zu erzeugen und dabei gleichzeitig Kollisionen zu vermeiden oder unerwartete Probleme wie Windverhältnisse zu berücksichtigen. KI-Algorithmen können die Performance und Effizienz der Flugbahnen basierend auf historischen Daten verbessern.

### 5. **Verteilte Systeme und Echtzeit-Programmierung**
Da Tausende von Drohnen synchronisiert werden müssen, kommen verteilte Steuerungssysteme zum Einsatz. Diese Algorithmen sind darauf ausgelegt, die Last der Berechnungen auf viele Prozessoren oder Rechner zu verteilen. Echtzeit-Programmiermethoden stellen sicher, dass die Kommunikation und Berechnung schnell genug erfolgen, um das Verhalten der Drohnen in Echtzeit anzupassen.

### 6. **Licht- und Bildkompositions-Algorithmen**
Die Erzeugung von Bildern und Animationen am Himmel erfordert präzise Steuerung der LED-Lichter an den Drohnen. Hier kommen Algorithmen aus der Bildverarbeitung und Animationstechnik ins Spiel, die die richtige Farb- und Formkomposition berechnen. Diese Algorithmen müssen sicherstellen, dass die räumliche Verteilung der Drohnen das gewünschte Bild aus der richtigen Perspektive erzeugt.

Die Entwicklung dieser Algorithmen erfolgt oft in Zusammenarbeit zwischen Universitäten, Forschungsinstituten und Unternehmen, die auf Robotik und autonome Systeme spezialisiert sind. Auch große Technologieunternehmen, die sich mit KI und Drohnentechnologie beschäftigen, tragen zur Entwicklung dieser Algorithmen bei.


Das ist vermutlich nicht "computer science 101" sondern aktueller Forschungsgegenstand. Vielleicht werden in Zukunft die militärischen Konflikte an den computer science departments der Universitäten entschieden.
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