Skrydžio ateitis: kaip autonominės sistemos formuoja naujos kartos UAV

Autonominės sistemos perrašo nepilotuojamų oro transporto priemonių arba UAV žaidimų knygą. Tai, kas kadaise buvo mokslinės fantastikos sritis, dabar atsiskleidžia. Dronai skraido patys, priima sprendimus dėl sekundžių ir vykdo misijas, kurių tikslumas lygis nėra tas, kuris negali konkuruoti su žmogaus pilotu.

Šiandienos technologijos sunaikina senus apribojimus esant „Breakneck“ greičiui, atveriant naujas dronų operacijų galimybes daugybėje pramonės šakų. Remiantis neseniai paskelbta 2025 m. Ataskaita, pasaulinė UAV rinka yra numatyta nuo 28,5 milijardo JAV dolerių 2021 m. Iki 58,4 milijardo dolerių iki 2028 m., O autonomija yra šio viršutinio pagrindo pagrindas.

Žinoma, ši evoliucija neatsiranda be iššūkių. Visiškai autonominiai UAV žada beribio potencialo ateitį, tačiau jie taip pat kelia rimtų klausimų:

• Kaip mes garantuojame saugumą perpildytoje oro erdvėje?
• Ar galime pasitikėti mašinomis priimti sprendimus dėl gyvenimo ar mirties?
• Ir kaip sukurti reguliavimo sistemas, leidžiančias inovacijoms klestėti nepakenkiant visuomenės gerovei?

Mano komanda „Swift Engineering“ yra UAV lauko priekinės linijos, ir tai yra klausimai, su kuriais susiduriame kasdien. Taigi, pakalbėkime apie autonomines sistemas ir tai, ką jos reiškia mūsų pasauliui.

Registruokitės dabar, kad nepraleistumėte!

Autonomija iš naujo nustato UAV galimybes

Autonominės sistemos katapultuoja UAV nuo pasyvių įrankių iki nepriklausomo oro turto, galinčio manevruoti sudėtingoje aplinkoje ir vykdyti sudėtingas užduotis be žmogaus įvesties. Varomas dirbtinio intelekto ir mašinų mokymosi, šios sistemos leidžia UAV mokėti iš savo aplinkos, prisitaikyti prie nenuspėjamų sąlygų ir optimizuoti našumą.

Čia yra keletas realaus pasaulio UAV evoliucijų, atsirandančių trijose pramonės šakose, pavyzdžiai:

Žemės ūkis

Autonominiai dronai žada pakeisti revoliuciją žemės ūkyje, palaikydami pasėlių valdymo efektyvumą ir tikslumą. Šie dronai, turintys pažangių jutiklių ir AI varomų algoritmų, atlieka tokias užduotis kaip pasėlių purškimas, dirvožemio ir lauko analizė, pasėlių sveikatos stebėjimas, drėkinimo valdymas ir derybų prognozė, atsižvelgiant į minimalią žmogaus intervenciją.

Vykdydami autonominę dronų integraciją, rytojaus ūkininkai galėtų pasiekti didesnį derlių ir sutaupytą išlaidų, atsižvelgiant į didėjančią tvarios ir efektyvios maisto gamybos paklausą visame pasaulyje.

Logistika

Logistikos pramonėje taip pat vyksta radikalios pertvarkos, tokios įmonės, tokios kaip „Zipline“, vadovauja kaltinimui, diegdamos autonominius UAV, kad kritinės medicinos reikmenys būtų teikiamos atokiose, sunkiai pasiekiamose vietose. Šie dronai sukrėtė, kaip mes galvojame apie tiekimo grandines, mažindami pristatymo laiką nuo kelių valandų iki vos minučių.

Apsėję tradiciniais transportavimo metodais, UAV gali įveikti tokius iššūkius kaip eismo spūstys ir kelių blokavimai, tiekti vakcinas, kraują ir kitas būtiniausias medicinos prekes tiesiai į teritorijas, kurios kitaip neprieinamos.

Ši naujovė neapsiriboja sveikatos priežiūra. El. Prekybos, maisto pristatymo ir mažmeninės prekybos pramonės šakos taip pat apima dronų inventorių ir pristatymą, kad būtų sukurta greitesni, efektyvesni logistikos tinklai. Galimybė greitai diegti UAV leidžia įmonėms reaguoti į dinamines sąlygas ir klientų poreikius realiuoju laiku, todėl logistika tampa greitesnė, protingesnė ir ekonomiškesnė.

UAV paieškos ir gelbėjimo

UAV keičia paieškos ir gelbėjimo operacijų kraštovaizdį, suteikdami pirmiesiems reagavimo priemonėms gelbėjimo priemones, kurios drastiškai pagerina gelbėjimo misijų greitį ir efektyvumą.

Šie dronai, aprūpinti pramonėje pirmaujančiomis šiluminių vaizdo kameromis ir pažangiomis navigacijos sistemomis, gali aprėpti didelę ir dažnai klastingą reljefą-tokius kaip tankūs miškai, kalnai ir katastrofų zonos-ieškant dingusių asmenų ar išgyvenusių asmenų.

Skirtingai nuo tradicinių paieškos metodų, kuriuos riboja laikas, reljefas ir darbo jėga, UAV gali greitai nustatyti šilumos parašus ir surasti asmenis, net ir sunkiausioje aplinkoje. Jų gebėjimas autonomiškai apvažiuoti sunkius kraštovaizdžius ne tik sumažina laiką, reikalingą žmonėms surasti, bet ir sumažina riziką gelbėtojams.

Tai tik trys pramonės šakos, kurios labai naudingi autonominiams UAV. Daugelis kitų, pavyzdžiui, nekilnojamojo turto ir aplinkos apsaugos, ateinančiais metais toliau vystysis.

Florianas Schwandneris, „Ames Earth Sciences“ skyriaus (kairėje) vyriausiasis vadovas (kairėje), kalbasi su kongresmene Anna Eshoo (dešinėje) apie fotogrammetrijos naudingą krovinį ir ugnikalnių dujų jutiklių komplektą UAV, skirtą laukinių gaisro vitrinoms. Šaltinis: „Swift Engineering“

Auga rinkos potraukis autonominiams UAV

Autonominių UAV paklausa ne tik auga – jis sprogsta. Pramonės įmonės, kurios remiasi nuolatiniu, didelio masto duomenų rinkimu arba veikia didelės rizikos aplinkoje, skatina šį poslinkį.

Pavyzdžiui, apsvarstykite gynybos lauką. Militariai visame pasaulyje lieja milijardus į autonominę UAV plėtrą.

2024 m. JAV gynybos departamentas paprašė maždaug 10,95 milijardo JAV dolerių, kad būtų galima paremti neapdorotą transporto priemonių įsigijimą ir plėtrą, apimančią dronus. Tai reiškia maždaug 1 milijardo dolerių padidėjimą nuo ankstesnių fiskalinių metų sumos.

JAV ypač orientuojasi į sistemas, kurios sumažina žmonių įsitraukimą į didelių akcijų operacijas. UAV turi didžiulį potencialą padidinti misijos sėkmės procentus ir apsaugoti žmonių gyvybes, atlikdami žvalgybą, stebėjimą ir netgi kovojant su misijomis.

Infrastruktūros ir energetikos įmonės taip pat priima autonominius UAV, skirtas apžiūrėti vėjo jėgaines, naftos vamzdynus ir elektros linijas. Tai sumažina priežiūros išlaidas ir sumažina rizikingų rankinių patikrinimų poreikį.

Apskritai, droną varomi sprendimai galėtų sutaupyti milijardus dolerių pasaulio ekonomikai, daugiausia dėl geresnio infrastruktūros valdymo. Kadangi pramonės šakos naudojasi šia technologija, padidėjusio efektyvumo ir geresnio saugumo galimybė greičiausiai padarys autonominius UAV būtinus beveik kiekviename sektoriuje.

O kaip su UAV iššūkiais?

Nepaisant jų galimybių, visiškai autonominiai UAV vis dar susiduria su rimtomis techninėmis ir reguliavimo kliūtimis, kaip minėta anksčiau. Tai daro patikimas susidūrimo vengimo sistemas, saugius ryšių tinklus ir tvirtus sprendimų priėmimo algoritmus, būtinus plačiai pritaikyti.

Oro erdvės integracija

Viena didžiausių autonominių UAV kliūčių yra saugiai integruoti jas į bendrą oro erdvę su įgulos orlaiviais. Skirtingai nuo tradicinės aviacijos, kai žmonių pilotai priima sprendimus dėl sekundžių, dronams reikia sudėtingų sistemų, kad būtų galima bendrauti ir išvengti susidūrimų su kitais skraidančiais objektais.

Federalinė aviacijos administracija (FAA) aktyviai stengiasi atnaujinti ir tobulinti oro eismo valdymo sistemas, kad pritaikytų UAV, tačiau sudėtingas oro erdvės koordinavimo pobūdis reiškia, kad plačiai paplitusi integracija vis dar yra vykdomas darbas.

Kibernetinio saugumo rizika

Kai UAV tampa labiau susiję, jie taip pat tampa jautresni kibernetinio saugumo grėsmėms. Remiantis belaidžiu ryšiu duomenų perdavimui ir valdymui padidėja įsilaužimo rizika, duomenų pažeidimai ir neteisėta prieiga.

Kūrėjai nenuilstamai dirba, kad įgyvendintų geresnius šifravimo metodus ir saugius nesėkmingus protokolus, kad apsaugotų šias sistemas nuo kenkėjiškų atakų. Vis dėlto, kadangi UAV yra naudojami kritiškesnėse programose, tokiose kaip sveikatos priežiūra, gynyba ir infrastruktūra, patvirtinant, kad šios sistemos yra nepriekaištingos kibernetinėms grėsmėms, bus gyvybiškai svarbi norint išlaikyti savo patikimumą ir patikimumą.

Visuomenės pasitikėjimas UAV turi augti

Kad autonominiai UAV galėtų plačiai pritaikyti, visuomenė turi jais pasitikėti. Žmonės turi tikėti, kad šios sistemos yra ne tik patikimos, bet ir saugios, ypač tokiose pramonės šakose kaip sveikatos priežiūra ir transportas, kur jos gali tiesiogiai paveikti žmonių gyvenimą.

Norint pasiekti tokį pasitikėjimo lygį, reikia skaidrumo, atskaitomybės ir įrodytų rezultatų. Parodyti, kad UAV gali veikti be nesėkmės, ir efektyviai reaguoti į ekstremalias situacijas ar nenumatytus iššūkius, labai svarbu įgyti visuomenės pasitikėjimą.

Kilimo ir tūpimo takas autonominiams UAV

UAV technologijos trajektorija yra neabejotinai susieta su tuo, kaip toli galime paspausti autonomiją.

AI sistemoms augant sudėtingesnei ir jutiklių technologijų pažangai, manau, kad eksponentiškai išplės tyrinėjimo, aplinkos stebėjimo, reagavimo į nelaimių ir miesto logistikos galimybes.

Dangus taps dinamiška ekosistema, kurioje autonominiai UAV veikia su precedento neturinčiu intelektu ir nepriklausomybe. Nors išlieka iššūkiai, kyla klausimas, ar tokie dronai sukels revoliuciją aviacijoje – tai, kaip greitai esame pasirengę ir norime jiems leisti.

Apie autorių

Su daugiau nei 25 metų patirtimi inžinerija ir lyderystė, Hamed Khalkhali, Ph.D., MBA, šiuo metu yra San Clemente, Kalifornijoje įsikūrusio San Clemente, prezidentas Greitas Inžinerija Inc. Jis taip pat yra papildomas profesorius Kalifornijos valstijos politechnikos universitete-Pomonoje, kur dėsto šilumos ir skysčių mokslo ir energijos valdymą.

„Khalkhali“ turi didelę patirtį skrydžio valdymo sistemose, reikalavimų valdymą, tikrinimą ir patvirtinimą (V&V). Anksčiau jis ėjo viceprezidento pareigas inžinerija programų valdymas „Aerovironment“ ir atliko vadovaujančius vaidmenis „Parker Aerospace“ ir „Safran Electronics & Defense“, vadovaujant naujų produktų kūrimo ir avionikos sistemoms.