Neue Black Box für Drohnen: Blockchain speichert jeden Flug sofort und fälschungssicher

Drohnen haben sich in wenigen Jahren von Spielzeug zu wichtigen Arbeitsgeräten entwickelt. Sie liefern Pakete, kontrollieren Stromleitungen, vermessen Baustellen oder unterstützen Einsatzkräfte nach Katastrophen. Viele dieser Fluggeräte arbeiten bereits weitgehend autonom. Doch wenn später etwas schiefgeht, bleibt oft unklar, was die Maschine während ihres Einsatzes tatsächlich getan hat.

Ingenieure haben nun eine Technik entwickelt, die solche Flüge erstmals lückenlos dokumentieren könnte. Während des Einsatzes werden Betriebs- und Sensordaten automatisch aufgezeichnet und dauerhaft gesichert. Die Grundlage bildet eine neue Black Box für Drohnen, die ihre Daten mithilfe einer Blockchain sichert. Statt die Daten in einer einzelnen Datenbank abzulegen, verteilt das System sie auf mehrere Teilnehmer im Netzwerk. So entsteht ein digitales Flugprotokoll, das sich später kaum verändern oder löschen lässt.

Ingenieure testen neue Technik erstmals im Flug

Das System entstand an der University of Southampton. Dort arbeitete ein Team aus Studenten gemeinsam mit Industriepartnern an einer Lösung für ein Problem moderner Technik: Autonome Maschinen handeln selbstständig, doch ihre Entscheidungen lassen sich im Nachhinein oft nur schwer nachvollziehen.

Bei einem Demonstrationsflug erprobte das Team seine Technik erstmals außerhalb des Labors. Die Drohne sammelte während des Fluges kontinuierlich ihre Betriebs- und Sensordaten und übertrug diese direkt in eine Blockchain. Auf diese Weise entstand ein digitales Flugprotokoll, das ähnlich funktioniert wie ein Flugschreiber im Flugzeug – allerdings nicht als einzelner Datenspeicher, sondern als verteiltes System im Netzwerk.

Blockchain verteilt Daten im Netzwerk

In vielen technischen Systemen landen Betriebsdaten in zentralen Servern oder Cloud-Diensten. Das funktioniert zuverlässig, solange Verbindung und Infrastruktur stabil bleiben. Gleichzeitig entsteht jedoch ein Schwachpunkt: Eine einzelne Datenbank lässt sich theoretisch verändern oder löschen.

Die Blockchain arbeitet nach einem anderen Prinzip. Sie verteilt neue Einträge automatisch auf mehrere Geräte im Netzwerk. Jeder Teilnehmer speichert eine Kopie der Daten und überprüft neue Informationen.

So entsteht ein Protokoll, das nachträgliche Veränderungen sofort sichtbar machen würde. Jeder Eintrag erhält außerdem einen Zeitstempel. Dadurch lässt sich später genau nachvollziehen, wann eine Drohne welche Daten registriert hat.

Spezialchip steigert Leistung massiv

Ein wichtiger Schritt gelang den Entwicklern bei der technischen Umsetzung. Die Blockchain läuft nicht nur als Softwareprogramm. Das Team integrierte sie direkt in einen Mikroprozessor – ein sogenanntes System-on-Chip.

Diese Integration brachte deutliche Effizienzgewinne:

• Die Rechenleistung erhöhte sich um das 500-Fache
• Der Energieverbrauch sank um bis zu 10.000 Prozent gegenüber klassischen Blockchain-Anwendungen

Gerade für Drohnen spielt das eine entscheidende Rolle. Fluggeräte verfügen über kleine Batterien und begrenzte Rechenleistung. Jede zusätzliche Software kann die Flugzeit verkürzen.

Drohnen gelten als besonders anspruchsvoller Test

Der Einsatz im Flug stellte die Technik vor besondere Herausforderungen. Während eines Drohnenflugs wirken mehrere Belastungen gleichzeitig auf die Elektronik:

• starke Vibrationen
• dauernde Bewegung
• wechselnde Funkverbindungen
• begrenzte Energieversorgung

Trotz dieser Bedingungen arbeitete das Verifikationssystem während des gesamten Testflugs stabil. Die Entwickler werteten das als wichtigen Schritt. Denn wenn eine Blockchain unter solchen Bedingungen funktioniert, lässt sie sich auch in anderen autonomen Geräten einsetzen.

„Der zuverlässige Betrieb unter strengen Energiegrenzen und wechselnden Verbindungen zeigt, dass verteilte Verifikation in realen autonomen Umgebungen funktionieren kann“, sagt Paddy Cerri, Chefarchitekt des Technologieunternehmens Minima.

Technik soll Verhalten von Maschinen nachvollziehbar machen

Die Drohne dient vor allem als Testplattform für eine größere Idee. Autonome Systeme übernehmen immer mehr Aufgaben in Verkehr, Industrie oder Infrastruktur. Gleichzeitig wächst der Bedarf, ihre Entscheidungen später nachvollziehen zu können.

„Dieses Projekt zeigt, dass vertrauenswürdige Verifikation von entfernten Servern direkt in die Hardware autonomer Maschinen verlagert werden kann“, sagt Projektbetreuer Ivan Ling. Damit könnte eine Maschine künftig selbst belegen, welche Daten sie verarbeitet hat und welche Aktionen daraus entstanden sind.

Neue KI-Regeln erhöhen den Druck

Parallel entstehen weltweit neue Regeln für den Einsatz autonomer Technik. Behörden verlangen zunehmend nachvollziehbare Protokolle darüber, wie Systeme arbeiten und welche Daten sie nutzen.

Ein Beispiel ist der europäische AI Act. Das Gesetz stellt neue Anforderungen an KI-Systeme, insbesondere wenn sie in sensiblen Bereichen eingesetzt werden. Betreiber müssen unter Umständen dokumentieren, wie eine Entscheidung zustande kam.

Ein manipulationssicheres Protokoll könnte diese Anforderungen erfüllen. Es liefert einen überprüfbaren Datensatz über den Ablauf eines Einsatzes.

Anwendungen reichen weit über Drohnen hinaus

Die Entwickler betrachten ihre Drohne daher nur als Demonstrator. Die Technik könnte künftig auch in vielen anderen Systemen eingesetzt werden.

Denkbar sind unter anderem:

• autonome Fahrzeuge mit überprüfbaren Fahrprotokollen
• Industrieroboter mit dokumentierten Sicherheitsabläufen
• Energieanlagen mit transparenten Betriebsdaten
• militärische Systeme mit gesicherten Einsatzprotokollen

Überall dort, wo Maschinen eigenständig handeln, wächst der Bedarf an verlässlicher Dokumentation.

Kurz zusammengefasst:

• Ingenieure entwickelten eine Black Box für Drohnen, die Flugdaten während des Einsatzes automatisch in einer Blockchain speichert und so vor Manipulation schützt.
• Bei einem Testflug der University of Southampton zeichnete das System Sensordaten und Betriebswerte der Drohne in Echtzeit auf und verteilte sie auf mehrere Geräte im Netzwerk.
• Ziel der Technik: Autonome Maschinen sollen künftig nachvollziehbar dokumentieren, was sie getan haben – etwa bei Drohnen, selbstfahrenden Autos oder Industrierobotern.

Übrigens: Während Drohnenflüge künftig lückenlos dokumentiert werden könnten, arbeiten Ingenieure auch an Robotern, die sich immer flexibler bewegen. So entwickelten Forscher eine abnehmbare Roboterhand, die sich selbstständig durch enge Maschinenräume bewegt und verlorene Werkzeuge zurückholt – mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Unsplash