Kuş, balık, arı ve karınca sürüsü gibi doğal sürü hareketlerinin gözlenmesi ile ortaya çıkan sürü teknolojileri, bir sürü davranışının nasıl tanımlanacağından, yapay sürü sistemlerinin gereksinimleri ve özelliklerinin neler olabileceğinin anlaşılmasına ve uygulanmasına kadar birçok konuda farklı yaklaşımlar sunmaktadır.
Bu açıdan bakıldığında yapay sürü sistemlerinden en temel anlamda, doğal sürülerde olduğu gibi sürü elemanlarının birbirleri ile etkileşim halinde hareket ederek ve bireysel anlamda kendi kendilerine organize (self-organized) olarak bir veya birden fazla görevi/işi yerine getirebilmeleri beklenmektedir.
Ayrıca, yapay bir sürü sisteminin eleman sayısının dinamik olarak artması ve azalması, ölçeklenebilmesi ve bulunduğu ortama adapte olabilmesi, alt sürülere bölünerek geniş alanlarda farklı görevleri yerine getirebilmesi gibi özellikler ile de bu kabiliyetler artırılabilir.
Bir sürü sisteminin yetenekleri, içerisinde bulundurduğu sürü elemanlarının bireysel olarak yapabildiklerine bağlıdır. Yukarıda bahsedilen sürü elemanlarının kendi kendine organize olabilme özelliği bir sürü elemanının kabiliyet ve özellik olarak gelebileceği en uç noktadır. Otonomi seviyesi açısından tam otonom seviyesinin ötesinde kalan ve belki de çok yüksek otonomi seviyesi olarak tanımlayabileceğimiz bu özellik, gelişen yapay zekâ teknolojisi ile her geçen gün biraz daha mümkün hale gelmektedir. Sürü elemanlarının kabiliyetlerine ve özelliklerine göre homojen ve heterojen olarak ikiye ayırdığımız sürü sistemleri, bir operatörün sisteme dâhil edilip edilmemesine göre de yarı otonom ve tam otonom olarak sınıflandırılmaktadır. Bu sınıflandırmanın yanı sıra sürü elemanlarının tek bir merkezden kontrol edildiği merkezi sürü mimarisi ve her bir sürü elemanının kendi kendine karar verebilme özelliğine sahip olduğu dağıtık sürü mimarisi, oluşturulan sürü sisteminin kabiliyetlerinin ve otonomi seviyesinin ortaya konmasında kritik bir öneme sahiptir.
Son on beş yılda insansız sistemlerin daha da yaygın kullanımı ile İnsansız Hava Aracı (İHA), İnsansız Kara Aracı (İKA) ve İnsansız Deniz Aracı (İDA) sürü çalışmaları hız kazanmıştır. Özellikle sürü İHA/Drone mimarisi üzerine birçok ülke farklı amaçlar için çalışmalarını sürdürmektedir. Alman Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı (BMBF) 2012 yılında hayati ve hassas altyapıların ve genel nüfusun insan yapımı tehditlerden ve doğal afetlerden korunmasıyla ilgili Sivil Güvenlik Araştırması alanındaki Airshield Projesini tamamlamıştır. Bu afet yönetimi projesi, keşif amacıyla ve acil durumların öngörülmesine ve önlenmesine yardımcı olmak için olay mahallinden somut ve eyleme geçirilebilir bilgilerin toplanıp işlenebileceği, hafif sensörlerle donatılmış otonom mikro İHA’ların sürü olarak kullanımını önermektedir.
Cranfield Üniversitesi 2016 yılında Avrupa Savunma Ajansı (EDA) sponsorluğunda İHA sürü mimarisi teknolojisinin askeri arenaya derin bir etki getirebileceğini gösteren EuroSWARM projesine liderlik etmiştir. Bu proje ile insansız, heterojen sürülerin çalışmasını sağlayan ve İHA’lar arası en uygun görev paylaşımı ve kaynak yönetimi yapabilen kritik teknolojilerin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Amerika Savunma Bakanlığı ve Deniz Hava Sistemleri Komutanlığı 2016 yılında Kaliforniya Çin Gölü üzerinde üç F/A-18 Süper Hornet uçağından 103 adet Perdix mikro İnsansız Hava Aracını atarak zamanının en büyük drone sürüsünü başarıyla test etmiştir. Bu test ile mikro İHA’ların, toplu karar verme, uyarlanabilir oluşum uçuşu ve kendi kendini iyileştirme gibi gelişmiş sürü davranışları sergilediği gösterilmiştir. Yine 2016 yılında DARPA OFFensive Swarm-Enabled Tactics (OFFSET) programını başlatmıştır. Bu program ile karmaşık kentsel bölgelerde çeşitli görevleri yerine getirmek için 250’den fazla küçük İHA ve İKA’dan oluşan taktik sürülerin kullanılması ve en etkin şekilde saha operasyonlarına entegre edilmesi amaçlanmaktadır.
Son zamanlarda sıklıkla Çin’de gördüğümüz drone holografik ışık gösterileri de sürü İHA çalışmalarına örnek gösterilebilir. Ancak üç bini aşkın drone kullanılarak yapılan bu ışık gösterilerindeki her bir drone’un merkezi bir bilgisayardan çok düşük hızlarla kontrol edildiği ve kendi kendine organize olmaktan çok önceden programlanarak belli konumlarda durmak veya çok yavaş hareket etmek suretiyle dev bir TV ekranı gösterimi yapıldığı unutulmamalıdır.
Pentagon’un yayınladığı 2017-2042 İnsansız Sistemler Entegre Yol Haritası[7] ve yürütülen çalışmalar değerlendirildiğinde gelecek 10 yılda daha gelişmiş sürü teknolojileri göreceğimiz kaçınılmaz. Burada önemli olan soru biz Türkiye ve ASELSAN olarak bu teknolojinin neresindeyiz? Son yıllarda Türkiye’den küçük ve büyük ölçekli birçok teknoloji firmasının çalışmaya başladığı Sürü Teknolojileri, ülkemizde her geçen gün konsept olarak biraz daha yerini sağlamlaştırmakta ve Savunma Sanayii Başkanlığımız tarafından açılan projeler ile desteklenmektedir.
ASELSAN’daki Sürü İHA çalışmalarının temelleri Bomba İmha Robotu projesinin teknoloji kazanım yükümlülüğü (TKY) kapsamında Atılım Üniversitesi, İstanbul Teknik Üniversitesi ve Orta Doğu Teknik Üniversitesinin çalışmaları ile Savunma Sanayii Başkanlığının yönlendirmeleri ile 2016 yılında başlamıştır. Bu üniversite ekipleri proje kapsamında yaptıkları çalışmalarda temel algoritmaları geliştirilmiş ve temel prensiplerin doğrulama aktivitelerini ve uçuş testlerini Savunma Sanayii Başkanlığı temsilcilerine göstererek TKY projesini başarıyla tamamlamışlardır. Bu çalışmanın devamı olarak yaklaşık 2 yıl önce başlatılan öz kaynaklı Sürü İHA Projesi kapsamında Orta Doğu Teknik Üniversitesi ekibi ile faaliyetler sürdürülmekte ve daha önce geliştirilen algoritmalar yenilikçi bir gözle tekrar ele alınmaktadır. Proje kapsamında, İHA’lar üzerinde hem belli bir uçuş düzeninde (formation flight) hem de belli bir uçuş düzeni olmaksızın (flocking flight) dağıtık mimaride sürü algoritmaları geliştirilmektedir. Geliştirilen sürü algoritmaları sürü sisteminin uçuşa yasak bölgelerden ve harita üzerinde tanımlı engellerden de sakınarak bireysel veya çoklu görev yapabilmesini desteklemektedir. Ayrıca sürü sistemleri için karıştırmaya ve kopmaya dayanıklı özgün veri linki sistemi geliştirilmesi, bu projede ele alınan diğer kritik teknolojidir. İlk saha testlerinin başarı ile tamamlandığı ve daha gelişmiş sürü algoritmaları elde etmek adına çalışmaların emin adımlarla devam ettiği Sürü İHA Projesinde aynı zamanda askeri kullanıma hazır hale getirme çalışmaları da gerçekleştirilmektedir.
GPS/GNSS olmayan ortamda görüntü işleme algoritmaları ile otonomi seviyeleri artırılmış hava, kara ve deniz araçlarını içeren taktik heterojen sürü sistemleri gibi konularda da yakın gelecekte çalışmalar hedeflenmektedir. Sürü teknolojilerinin geliştirilmesi için gerekli olan güdüm, kontrol, seyrüsefer, modelleme, haberleşme, bilgisayarlı görü, sensör füzyonu algoritmaları ve insansız hava, kara ve deniz araçları tasarımı çalışmaları ASELSAN tarafından özgün olarak yürütülmektedir.
Bu açıdan bakıldığında yapay sürü sistemlerinden en temel anlamda, doğal sürülerde olduğu gibi sürü elemanlarının birbirleri ile etkileşim halinde hareket ederek ve bireysel anlamda kendi kendilerine organize (self-organized) olarak bir veya birden fazla görevi/işi yerine getirebilmeleri beklenmektedir.
Ayrıca, yapay bir sürü sisteminin eleman sayısının dinamik olarak artması ve azalması, ölçeklenebilmesi ve bulunduğu ortama adapte olabilmesi, alt sürülere bölünerek geniş alanlarda farklı görevleri yerine getirebilmesi gibi özellikler ile de bu kabiliyetler artırılabilir.
Bir sürü sisteminin yetenekleri, içerisinde bulundurduğu sürü elemanlarının bireysel olarak yapabildiklerine bağlıdır. Yukarıda bahsedilen sürü elemanlarının kendi kendine organize olabilme özelliği bir sürü elemanının kabiliyet ve özellik olarak gelebileceği en uç noktadır. Otonomi seviyesi açısından tam otonom seviyesinin ötesinde kalan ve belki de çok yüksek otonomi seviyesi olarak tanımlayabileceğimiz bu özellik, gelişen yapay zekâ teknolojisi ile her geçen gün biraz daha mümkün hale gelmektedir. Sürü elemanlarının kabiliyetlerine ve özelliklerine göre homojen ve heterojen olarak ikiye ayırdığımız sürü sistemleri, bir operatörün sisteme dâhil edilip edilmemesine göre de yarı otonom ve tam otonom olarak sınıflandırılmaktadır. Bu sınıflandırmanın yanı sıra sürü elemanlarının tek bir merkezden kontrol edildiği merkezi sürü mimarisi ve her bir sürü elemanının kendi kendine karar verebilme özelliğine sahip olduğu dağıtık sürü mimarisi, oluşturulan sürü sisteminin kabiliyetlerinin ve otonomi seviyesinin ortaya konmasında kritik bir öneme sahiptir.
Son on beş yılda insansız sistemlerin daha da yaygın kullanımı ile İnsansız Hava Aracı (İHA), İnsansız Kara Aracı (İKA) ve İnsansız Deniz Aracı (İDA) sürü çalışmaları hız kazanmıştır. Özellikle sürü İHA/Drone mimarisi üzerine birçok ülke farklı amaçlar için çalışmalarını sürdürmektedir. Alman Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı (BMBF) 2012 yılında hayati ve hassas altyapıların ve genel nüfusun insan yapımı tehditlerden ve doğal afetlerden korunmasıyla ilgili Sivil Güvenlik Araştırması alanındaki Airshield Projesini tamamlamıştır. Bu afet yönetimi projesi, keşif amacıyla ve acil durumların öngörülmesine ve önlenmesine yardımcı olmak için olay mahallinden somut ve eyleme geçirilebilir bilgilerin toplanıp işlenebileceği, hafif sensörlerle donatılmış otonom mikro İHA’ların sürü olarak kullanımını önermektedir.
Cranfield Üniversitesi 2016 yılında Avrupa Savunma Ajansı (EDA) sponsorluğunda İHA sürü mimarisi teknolojisinin askeri arenaya derin bir etki getirebileceğini gösteren EuroSWARM projesine liderlik etmiştir. Bu proje ile insansız, heterojen sürülerin çalışmasını sağlayan ve İHA’lar arası en uygun görev paylaşımı ve kaynak yönetimi yapabilen kritik teknolojilerin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Amerika Savunma Bakanlığı ve Deniz Hava Sistemleri Komutanlığı 2016 yılında Kaliforniya Çin Gölü üzerinde üç F/A-18 Süper Hornet uçağından 103 adet Perdix mikro İnsansız Hava Aracını atarak zamanının en büyük drone sürüsünü başarıyla test etmiştir. Bu test ile mikro İHA’ların, toplu karar verme, uyarlanabilir oluşum uçuşu ve kendi kendini iyileştirme gibi gelişmiş sürü davranışları sergilediği gösterilmiştir. Yine 2016 yılında DARPA OFFensive Swarm-Enabled Tactics (OFFSET) programını başlatmıştır. Bu program ile karmaşık kentsel bölgelerde çeşitli görevleri yerine getirmek için 250’den fazla küçük İHA ve İKA’dan oluşan taktik sürülerin kullanılması ve en etkin şekilde saha operasyonlarına entegre edilmesi amaçlanmaktadır.
Son zamanlarda sıklıkla Çin’de gördüğümüz drone holografik ışık gösterileri de sürü İHA çalışmalarına örnek gösterilebilir. Ancak üç bini aşkın drone kullanılarak yapılan bu ışık gösterilerindeki her bir drone’un merkezi bir bilgisayardan çok düşük hızlarla kontrol edildiği ve kendi kendine organize olmaktan çok önceden programlanarak belli konumlarda durmak veya çok yavaş hareket etmek suretiyle dev bir TV ekranı gösterimi yapıldığı unutulmamalıdır.
Pentagon’un yayınladığı 2017-2042 İnsansız Sistemler Entegre Yol Haritası[7] ve yürütülen çalışmalar değerlendirildiğinde gelecek 10 yılda daha gelişmiş sürü teknolojileri göreceğimiz kaçınılmaz. Burada önemli olan soru biz Türkiye ve ASELSAN olarak bu teknolojinin neresindeyiz? Son yıllarda Türkiye’den küçük ve büyük ölçekli birçok teknoloji firmasının çalışmaya başladığı Sürü Teknolojileri, ülkemizde her geçen gün konsept olarak biraz daha yerini sağlamlaştırmakta ve Savunma Sanayii Başkanlığımız tarafından açılan projeler ile desteklenmektedir.
ASELSAN’daki Sürü İHA çalışmalarının temelleri Bomba İmha Robotu projesinin teknoloji kazanım yükümlülüğü (TKY) kapsamında Atılım Üniversitesi, İstanbul Teknik Üniversitesi ve Orta Doğu Teknik Üniversitesinin çalışmaları ile Savunma Sanayii Başkanlığının yönlendirmeleri ile 2016 yılında başlamıştır. Bu üniversite ekipleri proje kapsamında yaptıkları çalışmalarda temel algoritmaları geliştirilmiş ve temel prensiplerin doğrulama aktivitelerini ve uçuş testlerini Savunma Sanayii Başkanlığı temsilcilerine göstererek TKY projesini başarıyla tamamlamışlardır. Bu çalışmanın devamı olarak yaklaşık 2 yıl önce başlatılan öz kaynaklı Sürü İHA Projesi kapsamında Orta Doğu Teknik Üniversitesi ekibi ile faaliyetler sürdürülmekte ve daha önce geliştirilen algoritmalar yenilikçi bir gözle tekrar ele alınmaktadır. Proje kapsamında, İHA’lar üzerinde hem belli bir uçuş düzeninde (formation flight) hem de belli bir uçuş düzeni olmaksızın (flocking flight) dağıtık mimaride sürü algoritmaları geliştirilmektedir. Geliştirilen sürü algoritmaları sürü sisteminin uçuşa yasak bölgelerden ve harita üzerinde tanımlı engellerden de sakınarak bireysel veya çoklu görev yapabilmesini desteklemektedir. Ayrıca sürü sistemleri için karıştırmaya ve kopmaya dayanıklı özgün veri linki sistemi geliştirilmesi, bu projede ele alınan diğer kritik teknolojidir. İlk saha testlerinin başarı ile tamamlandığı ve daha gelişmiş sürü algoritmaları elde etmek adına çalışmaların emin adımlarla devam ettiği Sürü İHA Projesinde aynı zamanda askeri kullanıma hazır hale getirme çalışmaları da gerçekleştirilmektedir.
GPS/GNSS olmayan ortamda görüntü işleme algoritmaları ile otonomi seviyeleri artırılmış hava, kara ve deniz araçlarını içeren taktik heterojen sürü sistemleri gibi konularda da yakın gelecekte çalışmalar hedeflenmektedir. Sürü teknolojilerinin geliştirilmesi için gerekli olan güdüm, kontrol, seyrüsefer, modelleme, haberleşme, bilgisayarlı görü, sensör füzyonu algoritmaları ve insansız hava, kara ve deniz araçları tasarımı çalışmaları ASELSAN tarafından özgün olarak yürütülmektedir.
