يعمل الباحثون في مشروع بحثي متعدد التخصصات تموله وكالة ناسا ويهدف إلى تصميم وتطوير نظام إدارة السلامة للطائرات الكهربائية المستقلة. أستاذ مساعد في قسم الهندسة الميكانيكية والفضاء ، ومراقبة البحوث والتحسين والتعلم الآلي والذكاء الاصطناعي (AI) في النقل الجوي والطيران. يقوم معمله ببناء سطح الطائرة والأتمتة الأرضية وأدوات دعم القرار لتحسين وضمان السلامة لأنواع الطائرات الناشئة وعمليات الطيران.
بينما تركز الكثير من الابتكارات في تطبيقات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي على إحداث ثورة في الإنترنت والاتصال الرقمي ، تركز مجموعة من الباحثين على توسيع هذه الفوائد إلى تحويل النقل الجوي من أجل الاتصال المادي والتنقل في المستقبل.
يحقق الباحثون في مشروع جديد لمنحة ناسا للسلامة على مستوى النظام مدته ثلاث سنوات بقيمة 2.5 مليون دولار. سيقوم فريق البحث بدراسة تصميم النظام لتقليل مخاطر الإقلاع والهبوط العمودي الكهربائي (eVTOL) ومهام التنقل الجوي المتقدمة في البيئات الحضرية.
يهدف تصميم النظام الذي اقترحه الفريق إلى تقليل مخاطر الطبقات للطائرات المستقلة. تؤثر الظروف الجوية السيئة مثل الرياح - وهو ما سيركز عليه مختبر الباحث - على قدرة الطائرة الكهربائية على الطيران والهبوط بأمان. تشمل المخاطر الإضافية أعطال مكونات الدفع الكهربائي أو تدهورها ، والتهديدات من الطائرات الأخرى غير المتعاونة بسبب انتحال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو اختطاف البرامج أثناء الطيران. يسعى مشروع ناسا إلى معالجة هذه المجالات الثلاثة المتنوعة المثيرة للقلق - المخاطر على مستوى المهمة ، ومستوى المخاطر على مستوى الطائرات ، والمخاطر على مستوى المجال الجوي.
"بمجرد أن تصبح الطائرة المستقلة غير متعاونة ، سواء تم اختطافها ، أو خطأ في التحكم الذاتي ، أو مشكلة في المحرك / البطارية ، أو بسبب الرياح ، تبدأ تلك الطائرة في الانجراف بعيدًا عن مسارها ، كيف نكتشف ذلك وكيف تفعل الطائرات الأخرى تجنب تلك الاصطدامات أو التعارضات المحتملة.
لا يزال اعتماد السيارات الآمنة بدون سائق على نطاق واسع بعيدًا عن السنوات. يمكن قول الشيء نفسه عن الطائرات ذاتية القيادة ، قال الباحث إن السفر الجوي بدون طيار من المرجح أن يبدأ بنقل الطرود الصغيرة أو توصيل الغداء من المطاعم المحلية. إذا ثبت أن هذه التطبيقات آمنة وناجحة ، يمكن تقديم رحلات شحن أكبر ونقل جوي مستقل للركاب - مما قد يؤدي إلى تحسين الازدحام المروري وتمكين الناس من العيش بعيدًا عن أماكن عملهم.
"إذا ارتكبت خوارزمية التعلم الآلي خطأً في Facebook و TikTok و Netflix - فهذا لا يهم كثيرًا. "ولكن إذا حدث خطأ في خوارزمية التعلم الآلي في أحد تطبيقات السلامة الحرجة ، مثل الطيران أو القيادة الذاتية ، فقد يتعرض الأشخاص لحوادث. قد تكون هناك نتائج قاتلة ".
في تطبيقات الطيران ، تأتي السلامة دائمًا في المقام الأول. تقدم أنواع الطائرات الجديدة - كهربة الطيران والذكاء الاصطناعي ووظائف الاستقلالية القائمة على التعلم الآلي - تحديات وفرصًا كبيرة لأبحاث سلامة الطيران.
مشاريع إضافية
حصل الباحث على منحة لمدة عامين من إدارة الطيران الفيدرالية للتركيز على تصميم وتنفيذ إطار للتحقق من السلامة لأنظمة الطيران القائمة على التعلم.
إنهم يريدون استكشاف كيفية التحقق من صحة هذه الوظائف القائمة على الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي أو المصادقة عليها ، ويخطط الباحثون لتطوير بعض الأدوات لكل من التحقق عبر الإنترنت ودون اتصال بالإنترنت لضمان السلامة.
حصل الباحثون أيضًا على جائزة NASA SBIR للمرحلة الأولى لمدة ستة أشهر للعمل مع شركة Intelligent Automation ، Inc. في مشروع لدعم الحجم الكبير الناشئ لحركة النقل الجوي في المناطق الحضرية من خلال تخفيف الازدحام المحتمل في المجال الجوي. سيركز الفريق على كيفية تمكين معدلات الوصول والمغادرة المرتفعة في الموانئ العمودية - وهي الاختناقات الرئيسية لحركة eVTOL الجوية.
الطائرات بدون طيار معرضة لازدحام الحركة الجوية لأن طاقة البطارية محدودة مقارنة بالوقود التقليدي. يمكن للطائرات الكهربائية حرق موارد كبيرة إذا لم تتمكن من الهبوط في الموعد المحدد.
لا يمكنهم تحمل تكلفة الجلوس في حركة المرور في الهواء ، إذا كانوا يحلقون أو يحلقون في السماء ، فسوف يستهلكون بطارياتهم.
المشروع الثالث عبارة عن تعاون لمدة عام واحد مع جامعة فيرجينيا وجامعة جورج ميسون. تلقى فريق البحث منحة من مبادرة فرجينيا كومنولث سايبر (CCI) لمواجهة التهديدات من المركبات الذاتية عندما تصبح ضحايا لهجمات إلكترونية ناشئة. يدمج مشروع المدينة الذكية آليتين جديدتين: ذكاء الفيديو على مستوى المدينة لاكتشاف الهجمات والتخطيط التعزيزي متعدد العوامل للرد على الهجمات والمركبات غير المتعاونة.
إنهم يخططون لاستخدام الكاميرات لتحديد حركات السيارة التي يحتمل أن تكون غير طبيعية ، بدءًا من القيادة العدوانية أو في حالة سكر إلى مركبة مستقلة تم اختراقها. يهدف الباحثون في النهاية إلى اكتشاف هذا النوع من السلوك والتنبؤ به لتقليل المخاطر على الطريق. الخبرة المعملية للباحث في تجنب الاصطدام وحل النزاعات هي مفتاح هذا الجهد.
الاستعداد للغد
سيكون الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي أساسًا لمستقبل الابتكار التكنولوجي ، وهناك مجال كبير للتوسع في النقل الجوي والطيران.
على مدى العقود القليلة القادمة ، ستكون هناك حاجة متزايدة لقوى عاملة في صناعة الطيران تركز بشدة على السلامة التي يمكنها تطبيق وتطوير الذكاء الاصطناعي (AI) و آلة التعلم التكنلوجيا. كما يتعين على المسؤولين المنتخبين وموظفيهم وصانعي السياسات والمنظمين في إدارة الطيران الفيدرالية أن يتمتعوا بالمعرفة الكافية لتقييم التكنولوجيا المتغيرة.