توسط مگان ماسترولا، دانشگاه جان هاپکینز -اعتبار: CC0 دامنه عمومی
انتظار می‌رود در چند سال آینده ترافیک هواپیماهای بدون سرنشین خودران در فضای کنترل‌نشده در ارتفاع کمتر از 400 فوت به‌طور قابل‌توجهی افزایش یابد. کارشناسان پیش بینی می کنند تا سال 2027 ناوگانی متشکل از 1 میلیون سیستم هواپیمای بدون سرنشین (UAS) تجاری در ایالات متحده وجود داشته باشد که درگیر وظایفی مانند تحویل بسته، نظارت بر ترافیک و کمک های اضطراری می باشند.
تیمی از محققان به رهبری لانیر واتکینز و لوئیس ویتکامب از موسسه خودمختاری تضمین شده با استفاده از هوش مصنوعی سیستمی را مدلسازی کرده اند که می تواند با جایگزینی برخی از فرآیندهای با دخالت انسان با تصمیم گیری مستقل طراحی ترافیک هواپیماهای بدون سرنشین را ایمن تر کند. نتایج پژوهش آنها در مجله کامپیوتر ظاهر شد.
واتکینز، دانشیار پژوهشی در گروه علوم کامپیوتر دانشکده مهندسی وایتینگ، محققی در مؤسسه استقلال تضمین شده و کارکنان ارشد در آزمایشگاه فیزیک کاربردی جان هاپکینز گفت: «ما می‌خواستیم ببینیم که آیا رویکردهای مختلف با استفاده از هوش مصنوعی می‌توانند مقیاس مورد انتظار این عملیات‌ها را به شیوه‌ای ایمن از سر بگذرانند، و در این کار موفق شد.. “سیستم شبیه سازی شده ما برای افزایش ایمنی و مقیاس پذیری عملیات UAS در ارتفاع زیر 400 فوت از الگوریتم های خودمختاری استفاده می کند.”
برای مقابله با چالش افزایش ترافیک UAS، تیم هاپکینز در یک فضای هوایی سه بعدی شبیه‌سازی شده تاثیر الگوریتم‌های مستقل را ارزیابی کرد. این تیم از تحقیقات قبلی خود می دانستند که استفاده از الگوریتم های جلوگیری از برخورد تا حد زیادی احتمال تصادفات را کاهش می دهد. آنها دریافتند که افزودن الگوریتم‌های راهبردی رفع تعارض، که برای جلوگیری از برخورد زمان‌بندی ترافیک را کنترل می‌کند، اوضاع را حتی امن‌تر کرده و احتمال تصادفات فضایی را تقریبا از بین می برد.
محققان همچنین شبیه ساز خود را به دو جنبه رئالیسم مجهز کردند. «سنسورهای نویز» غیرقابل پیش‌بینی بودن شرایط واقعی را تقلید و سیستم را سازگارتر می‌کنند، و «سیستم تداخل فازی» بر اساس عواملی از نزدیکی گرفته تا موانع تا پایبندی به مسیر برنامه‌ریزی‌شده سطح خطر را برای هر پهپاد برای محاسبه می‌کند. واتکینز و ویتکومب می گویند که این رویکردها به سیستم اجازه می دهد تا برای جلوگیری از برخورد مستقلا تصمیم بگیرد.
ویتکامب، پروفسور مهندسی مکانیک در دانشکده مهندسی وایتینگ و محققی در موسسه برای خودمختاری تضمین شده گفت: “مطالعه ما متغیرهای مختلفی ، از جمله سناریوهایی که شامل “پهپادهای سرکش” بود که از مسیرهای برنامه ریزی شده خود منحرف شدند را در نظر گرفت. نتایج بسیار امیدوارکننده هستند.”
این تیم قصد دارد با گنجاندن موانع دینامیکی مانند آب و هوا و سایر عوامل واقعی برای نتایج جامع تر، شبیه سازی های خود را تقویت کند.
واتکینز می گوید که این مقاله بر اساس بیش از دو دهه تحقیق انجام شده با تمرکز بر افزایش ایمنی سیستم ملی فضای هوایی ایالات متحده توسط آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز است.
واتکینز توضیح می‌دهد: «این پژوهش از طریق شبیه‌سازی عملکرد در محیط‌ها و سیستم‌هایی که برای استقرار توسط اشخاص ثالث در فضاهای هوایی آینده در نظر گرفته شده‌اند، و همچنین در جوامع تحقیقاتی دانشگاهی و پایه IEEE و ACM مورد بررسی قرار گرفته است.
این کار به محققان کمک می‌کند تا بفهمند الگوریتم‌های خودمختاری که از حریم هوایی محافظت می‌کنند چگونه می‌توانند هنگام مواجهه با نویز و عدم قطعیت در فضای هوایی شبیه‌سازی‌شده سه بعدی چه رفتاری نشان می دهند و بر نیاز به نظارت مستمر نتایج حاصل از این الگوریتم‌های خودمختار در جهت اطمینان از عدم رسیدن به وضعیت بالقوه خرابی تاکید می‌کند.
