Michal Smíšek: Zaoberáme sa vývojom robotických systémov pre prieskum planetárnych povrchov


Michal Smíšek: Zaoberáme sa vývojom robotických systémov pre prieskum planetárnych povrchov

Úspešný mladý slovenský vedec, matematik a robotik Ing. Michal Smíšek, PhD., pôsobí v Nemeckej vesmírnej agentúre (DLR). Zaoberá sa vývojom robotických systémov pre prieskum planetárnych povrchov a iných človeku ťažko dostupných lokalít, ako dno oceánov a planetárny povrch. V súčasnosti sa venuje výskumu robotických senzorov, čiže technologických komponentov, ktorými robot vníma svoje okolie.

Michal Smíšek sa nedávno zúčastnil na simulovanej lunárnej misii na sopke Etna na Sicílii. Misia sa uskutočnila v rámci projektu ROBEX, ktorý je demonštráciou pripravenosti európskych robotických systémov. Po návrate nám poskytol rozhovor.  

M. BARTOŠOVIČOVÁ: Štúdium na Fakulte informatiky a informačných technológií (FIIT) Slovenskej technickej univerzity v Bratislave bola zrejme dobrá voľba. Aký ste boli študent? A ako ste si vyberali ďalšie smerovanie?

Michal SMÍŠEK: Fakulta informatiky a informačných technológií STU v čase, keď som tam študoval, bola náročná škola, s aktuálnym zameraním. Jej absolventi vedeli vďaka nadobudnutým zručnostiam započať pracovnú kariéru v Bratislave s relatívne vysokým nástupným platom a perspektívou ďalšieho rastu. Mal som však pocit, že FIIT si uzurpuje prakticky všetok čas študenta, a neprizná mu prakticky nijaké právo na voľnočasové aktivity alebo osobnostný rozvoj. Keďže ja som si toto právo nárokoval, bol som priemerný až podpriemerný študent, skúšky zvládajúci s odretými ušami. Celkovo som so svojim životom vtedy nebol som veľmi spokojný.

Po ukončení bakalárskeho štúdia som sa rozhodol prestúpiť na odbor Matematicko-počítačové modelovanie (MPM) na Stavebnej fakulte STU. Náplň programu bola taktiež veľmi aktuálna, ale v porovnaní s FIIT bol fokus oveľa viac na matematické zručnosti – analýza, algebra, diferenciálne rovnice, numerika – ich počítačové implementácie, a ich praktické aplikácie. To mi sadlo oveľa lepšie. Taktiež prístup k študentom som videl ako ľudskejší. Za toto presmerovanie som zaplatil predovšetkým prestupným rokom, kedy som sa musel v rámci špeciálneho študijného plánu doučiť všetky chýbajúce bakalárske matematické zručnosti, potrebné pre pokračovanie na inžinierskom štúdiu MPM. Dnes to hodnotím ako super investíciu – na MPM som zostal aj po inžinierskom štúdiu a spravil si doktorát pod vedením vynikajúceho pedagóga, profesora Karola Mikulu, v odbore spracovanie obrazu. Dnes som hádam schopný, vďaka väčšiemu časovému odstupu, lepšie posúdiť, v čom spočívala moja nespokojnosť s prvým a spokojnosť s druhým. Musel som spoznať sám seba.

M. B.: Kedy ste sa rozhodli pre prácu v zahraničí? Mali ste konkrétnu predstavu čo by ste chceli robiť a kde?

M. S.: Ku koncu inžinierskeho štúdia som bol zvedavý na kvalitu môjho matematicko-informatického vzdelania, tak som sa ho rozhodol podrobiť testu: dal som si za úlohu stráviť leto stážou v mojom odbore – spracovanie digitálneho obrazu – ale s tým, že ak dobrú príležitosť nájdem úplne kdekoľvek, chopím sa jej. Rozoslal som asi 60 aplikácií po celom svete. Motyka vystrelila práve v mníchovskej firme DLR. Vtedy som netušil, že sa jedná o oficiálnu nemeckú vesmírnu agentúru. Taktiež som vtedy nevedel, že sa z trojmesačnej stáže vyvinie štvorročná externá spolupráca. A taktiež som nevedel, že externá spolupráca sa vyvinie do trvalej pracovnej pozície pre DLR. Takže mal som predstavu, čo by som chcel robiť, ale nie, kde.

Logistika prepravy robotov, Etna field test 2017

Logistika prepravy robotov, Etna field test 2017

M. B.: V Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) pracujete od roku 2011. Na akých projektoch ste doteraz pracovali a s akými výsledkami?

M. S.: Pracujem v Inštitúte robotiky a mojou špecializáciou je senzorika. Senzory sú prístroje, ktorými robot pozoruje svoj stav a stav svojho okolia. Dáta zo senzorov analyzuje a používa ich na rozhodovanie o ďalších akciách.

Z hardvéru ma zaujímajú predovšetkým kamery, čiže senzory, ktoré sú robotickým ekvivalentom očí, a taktiež jednotky pre meranie inercie (Inertia measurement unit, IMU) – trojica akcelerometrov a trojica gyroskopov, ktorá je robotickým ekvivalentom stredného ucha. Z problémov ma zaujíma korešpondencia medzi dátami z týchto senzorov a stave robota a jeho okolia. Tejto problematike hovoríme „kalibrácia senzorov". Taktiež ma zaujíma, ako sa dajú viaceré senzory používať synergicky v prípade, že všetky fungujú, a kompenzačne v prípade, že niektorý z nich funguje suboptimálne alebo zlyhá. Tejto problematike hovoríme „fúzia senzorov". Oba problémy je nutné vyriešiť, ak je našim cieľom stavba robustného mobilného robotického systému, realizujúceho komplexné úlohy aspoň čiastočne autonómne.

Som zodpovedný za vývoj a údržbu softvéru DLR CalLab, jedného z popredných svetových riešení pre kalibráciu kamier, ktorý máme v pláne sprístupniť verejne bezplatne. Taktiež som zodpovedný za projekt InFuse, financovaného európskym klastrom pre vesmírnu robotiku (EC SRC), ktorého úlohou je vytvorenie univerzálneho riešenia pre fúziu senzorov, použiteľného v nadchádzajúcich orbitálnych a planetárnych misiách – výsledný produkt má byť tiež verejne dostupný.

V poslednom čase trávim veľa času v pracovnej skupine, ktorá vyvíja mobilné roboty, určené na prieskum ťažko dostupných miest, ako planetárny povrch, alebo oblasti postihnuté katastrofou.

Michal Smíšek a LRU počas Etna field test 2016

Michal Smíšek a LRU počas Etna field test 2016

M. B.: Ktorý z projektov bol pre Vás najväčšou výzvou?

M. S.: Jednoznačne projekt ROBEX, týkajúci sa práve spomínanej pracovnej skupiny mobilných robotov. Tento projekt bol obrí z hľadiska počtu alokovaných ľudí, doby trvania aj ambícií. Našou úlohou bolo demonštrovať pripravenosť európskych robotických technológií pre prieskum mimozemského planetárneho povrchu – konkrétne čiastočne autonómne vykonať sériu operácií, nutnú pre seizmologický prieskum Mesiaca. 

V lete minulého roka sme na 10 dní zorganizovali test našich planetárnych roverov LRU (Lightweight rover unit) na sopke Etna na Sicílii. Svahy Etny boli v predošlých štúdiách uznané za najekvivalentnejšie prostredie tomu lunárnemu v Európe, zo seizmologického a geologického hľadiska. Naše roboty, dovtedy iba laboratórne prototypy, prvýkrát okúsili, aké je to rolovať po ozajstnej vulkanickej púšti, piesok a skaly ktorej sú elektricky vodivé a magnetické, vo vetre, v hmle a v daždi. Bola to cenná skúsenosť nielen pre roboty, ale aj pre nás, ľudí. Pracovali sme neraz desať hodín bez poriadnych kancelárií, jedla a toaliet. Nastal problém, vyriešil sa, nastal ďalší, vyriešil sa aj ten, a tak ďalej. Tento iteratívny proces napokon oba „systémy" – robotov aj inžinierov – posunul k väčšej robustnosti.

Základňa na Etne počas Etna field test 2017

Základňa na Etne počas Etna field test 2017

Minuloročná kampaň bola však iba prípravou nanečisto. Ozajstné demo, pod dohľadom prísnych projektových recenzentov z radov riaditeľstva DLR, Helmholzovej spoločnosti a ESA, s jasne definovanými úlohami, ktoré mal robot splniť, sa konalo až teraz – v júni a júli tohto roka. Operovalo sa na tom istom mieste, tentokrát však celé štyri týždne. Tento rok sme na Etnu vo viacerých transportných kontajneroch preniesli prakticky celé naše laboratórium a prišli sme v zostave asi 20 inžinierov – robotikov. Znie to možno ako trochu veľa, ale bolo nutné byť v tíme, v ktorom vieme opraviť prakticky akúkoľvek závadu, ktorá môže v takom komplexnom systéme nastať.

Okrem nás, robotikov, sa na teste zúčastnili aj kolegovia zabezpečujúci pristávací modul, komunikačné systémy a seizmometrické prístroje. Spolu nás bolo asi 40 ľudí. Tentokrát boli pracovné podmienky vďaka lepšiemu kontajneru pre umiestnenie pracovných staníc prijateľnejšie, ale aj tak veľmi drsné. V zime, vo vetre, v stiesnených podmienkach, s málo počítačmi, nestabilnými dodávkami elektrického prúdu, riedkej atmosfére, vulkanických výparoch a výparoch z benzínových generátorov sme „makali“ aj dvanásť hodín denne. Počas štyroch týždňov sme mali dokopy tri víkendové dni. 

Myslím, že môžem za celú skupinu mobilnej robotiky povedať, že všetci operovali ďaleko za hranicami svojej komfortnej zóny, s cieľom využiť obmedzený čas na Etne na zlepšenie našich robotických systémov po všetkých možných stránkach, bez akejkoľvek externej motivácie. Ale opäť raz, na výsledkoch to bolo poznať: naše roboty nielen zvládli vykonať všetky sekvencie potrebné na demonštrovanie realizovateľnosti robotickej lunárnej seizmologickej misie, ale sme taktiež úspešne vykonali viacero nami stanovených, bonusových misií – dlhý traverz, zber a návrat vzoriek, spolupráca viacerých robotov. Takže z našej strany bol „výlet“ na Etnu, ako aj celý projekt ROBEX, veľmi úspešný.

Mojou zodpovednosťou na Etne po oba roky bola kalibrácia kamier, kontrola lokalizácie robota a iné podporné aktivity.

Erupcie Etny počas Etna field test 2017

Erupcie Etny počas Etna field test 2017

M. B.: Máte možnosť nejakým spôsobom ovplyvniť predmet výskumu? Čomu by ste sa najradšej venovali?

M. S.: Organizačná štruktúra na inštitúte robotiky DLR je prekvapivo plochá. Riadime sa bavorským heslom „Wer ko, der ko / Wer kann, der kann", čo sa dá voľne preložiť ako „Kto vie, ten môže". V praxi to znamená, že ak napríklad šéf inštitútu má nejakú predstavu o tom, ako by sa malo niečo robiť, ale napríklad študent to spraví inak a demonštruje, že je to lepšie, tak to v konečnom produkte bude tak, ako to spravil študent a šéf inštitútu to akceptuje. Táto plochosť organizačných štruktúr a fokus na objektívnu kvalitu riešení zabezpečila nášmu inštitútu povesť svetovej robotickej kapacity, priniesla už mnoho publikácií, patentov, projektov a kontraktov. Pri formulovaní stratégie nášho inštitútu sa považuje za jednu z našich základných charakteristík, ktorej sa ani pri prípadnej reorganizácii štruktúr neplánujeme vzdať.

Môžem povedať, že mám možnosť ovplyvniť výskum a aj ho ovplyvňujem. Venujem sa tomu, čomu sa chcem venovať.

Pohľad na Etnu z lietadla

Pohľad na Etnu z lietadla

M. B.: Akú máte predstavu o svojej budúcnosti?

M. S.: Myslím, že z kariérneho hľadiska sa nachádzam v dobrej životnej situácii. Na rozdiel od mladších kolegov nemusím  čas venovať spisovaniu dizertačnej práce, lebo to už mám za sebou. A na rozdiel od starších kolegov nemám rodinu a deti, takže sa môžem plne sústrediť na vedu, manažment projektov, aj rutinné inžinierstvo.

Mám skúsenosť s projektami, ktoré na konci majú hotové softvérové riešenie, a s takými, ktoré sú prepojené na európske vesmírne ambície. Navyše som strávil už dohromady 40 dní na externých testoch systémov.

Svoje úsilie by som rád investoval do splnenia jedného z veľkých snov ľudstva za minimálne posledných sto rokov: do trvalého osídlenia niektorých z mimozemských objektov slnečnej sústavy. Je to veľká kolektívna ambícia, avšak myslím, že so správnymi nápadmi, financovaním, manažmentom a technológiami, ale predovšetkým nadšením a spolupatričnosťou, to je v našich silách. 

 

Rozhovor pripravila a uverejnila: Marta Bartošovičová, NCP VaT pri CVTI SR

Fotografie poskytol: Ing. Michal Smíšek, PhD.

 

Mladý slovenský vedec Ing. Michal Smíšek, PhD., ktorý pôsobí v Nemeckej vesmírnej agentúre (DLR), bude hosťom Vedy v CENTRE – Letný špeciál vo štvrtok 27. júla 2017 o 17.00 hod. V Centre vedecko-technických informácií SR, Lamačská cesta 8/A v Bratislave na Patrónke bude prezentovať tému Roboty v službách prieskumu slnečnej sústavy. 

Letný špeciál júlovej Vedy v CENTRE v Bratislave je zároveň jedným zo sprievodných podujatí v rámci Európskej Noci výskumníkov 2017.

 

Súvisiace:

Hore
Aurelium - centrum vedy
Veda v Centre
Prechod VK na VND - jeseň
kúpa časopisov jún 2016
Extrapolácie 2017
QUARK
téma mesiaca
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Rozhovor
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Delfíny vedia vidieť svoj obraz v zrkadle.
Zistite viac