20 ноя 2024 716

Турбулентность отменяется! А пилоты-люди вообще будут не нужны

На улице всех аэрофобов настает праздник. FALCON — новая система искусственного интеллекта — позволит воздушным судам адаптироваться к тряске в небе практически мгновенно. Так что полеты на авиалайнерах станут сродни поездке по хорошей трассе на дорогом автомобиле: мягко, плавно и комфортно. Во всяком случае, так говорят разработчики революционного ИИ.

Полеты без воздушных ям

Ученые из Калифорнийского технологического института придумали метод, позволяющий заметно уменьшить воздействие турбулентности на воздушные летательные аппараты, в том числе и беспилотники.

Что такое вообще турбулентность? Это научное название для изменений в атмосферном давлении, которые вызывают тряску у самолета. Лучше всего такие нежелательные колебания заметны примерно в середине полета, когда самолет внезапно влетает в область, где давление значительно отличается от того, что было. Человек — не птица, инстинктивно зоны турбулентности не чувствует и приспосабливаться к ним не может. В моменты, когда авиалайнер вдруг проваливается в глубокую воздушную яму, многие тут же испытывают неприятные ощущения, а некоторые даже теряют сознание.

Таких картин в скором будущем мы уже больше не увидим

24 сентября 2024 года в журнале NPJ Robotics вышла научная статья. Она рассказывает о том, каким образом исследователи сумели создать новый метод управления воздушными суднами.

FALCON использует методы Фурье, которые представляют данные в виде волн, называемых синусоидальными. Эти волны помогают понять, как меняются условия ветра со временем. Исследователи выяснили, что такой способ хорошо подходит для изучения турбулентности в воздухе, потому что изменения ветра происходят так же, как волны в море: есть подъемы и спады, и все это повторяется.

Обучение основано на базовой модели турбулентности, это позволяет ИИ адаптироваться на ходу, учитывая новые изменения вокруг. Я считаю, что новую технологию вполне можно применить в авиации. Во всяком случае современные ЭВМ типа Jetson (вычислительные платы от Nvidia) позволяют использовать в режиме реального времени и адаптивное обучение, и анализ Фурье

— Хевер Монкайо, профессор аэрокосмической инженерии, университет Эмби-Риддла, США.

Реагирует очень быстро

Исследователи проверили работу искусственного интеллекта в аэродинамической трубе Калифорнийского технологического института. Они использовали модель крыла беспилотника, оснащенную датчиками давления и элементами управления. Искусственный интеллект анализировал изменения давления и корректировал положение крыла, чтобы оно оставалось стабильным. Для создания турбулентности перед крылом установили подвижный цилиндр, который создавал беспорядочные потоки воздуха.

FALCON понадобилась всего лишь 9-минутная тренировка, чтобы ИИ научился справляться с изменяющимися потоками воздуха. После этого нейросеть, используя полученные данные, уже спокойно держала крыло внутри аэродинамической трубы.

Обучение и тестирование искусственного интеллекта

Тесты показали, что FALCON учится очень быстро, всего за несколько минут. Это значит, что его можно использовать и для больших самолетов. Но в реальной жизни еще остались трудности. Например, нужно научиться быстро подстраиваться под разные и неожиданные условия, а также проверить, как система будет работать с разными моделями дронов и погодными условиями

— Монкайо.

Технологию улучшат в ближайшее время

Данное исследование поможет сделать полеты дронов и пассажирских самолетов более ровными и безопасными, ведь воздушные судна смогут в автоматическом режиме быстро подстраиваться под изменения в воздухе.

Также ученые считают, что ИИ, управляющие самолетами, могут обмениваться информацией о погоде, предупреждая друг друга о проблемах в атмосфере. Однако, чтобы реализовать такую крайне полезную возможность, необходимо создать максимально защищенный протокол безопасности для связи. Такие меры предосторожности необходимы, чтобы никто посторонний не мог вмешаться в управление самолетами.

ЭВМ Jetson от Nvidia

В ближайшем будущем ученые, скорее всего, усовершенствуют технологию. Будет значительно улучшена точность прогнозирования, также постараются сократить время обучения ИИ. Это сложно, но вполне реализуемо на практике.

Кроме того, обмен данным между воздушными суднами значительно расширит прогностические способности FALCON и других ИИ-пилотов. Но для этого придется ввести в оборот новые надежные стандарты связи и специальные протоколы обработки информации

— Монкайо.

А что дальше?

Надо сказать, что в данный момент 90% времени полета управление воздушными суднами уже автоматизировано. Начиная с высоты 30 м при взлете и до самой посадки, когда шасси касаются земли, компьютер может полностью заменить живого пилота. Если реализовать автоматическое руление и взлет, то человек за авиаштурвалом будет практически не нужен.

И, возможно, так будет лучше. По данным Международной организации гражданской авиации (ИКАО), человеческий фактор является причиной около 70% авиационных происшествий. ИИ позволит снизить количество ошибок, однако полная замена пилотов требует разработки высоко надежных систем.

Согласно исследованиям, полная автоматизация пассажирских авиаперевозок может быть возможна не ранее 2030–2040 годов. Но многие эксперты считают, что пилоты останутся важной частью авиационной безопасности и управления полетами на протяжении многих лет.