החוקרים עובדים על פרויקט מחקר בינתחומי במימון נאס"א שמטרתו לתכנן ולפתח מערכת ניהול בטיחות עבור מטוסים אוטונומיים חשמליים. עוזר פרופסור במחלקה להנדסת מכונות וחלל, חוקר בקרה, אופטימיזציה, למידת מכונה ובינה מלאכותית (AI) בתחום הובלה אווירית. המעבדה שלו בונה סיפון טיסה וכלי אוטומציה ותמיכה בקבלת החלטות על הקרקע כדי לשפר ולהבטיח את בטיחותם של סוגי המטוסים המתעוררים ופעולות טיסה.
בעוד שחדשנות רבה ביישומי בינה מלאכותית ולמידת מכונה התמקדה במהפכה באינטרנט ובקישוריות דיגיטלית, קבוצת חוקרים מתמקדת בהרחבת היתרונות הללו להפיכת תחבורה אווירית לקישוריות פיזית ולניידות עתידית.
החוקרים בוחנים פרויקט חדש של שלוש מיליון דולר לנאס"א, העומד על 2.5 מיליון דולר. צוות המחקר יחקר תכנון מערכות כדי למזער את הסיכונים למטוסי המראה ונחיתה אנכיים חשמליים (eVTOL) ומשימות הניידות האוויריות המתקדמות שלהם בסביבות עירוניות.
תכנון המערכת המוצע של הצוות מטרתו למזער את הסיכונים המרובדים למטוסים אוטונומיים. תנאי מזג אוויר שליליים כמו רוח - ובהם תתמקד מעבדת החוקר - משפיעים על יכולתו של מטוס חשמלי לטוס ולנחות בבטחה. סיכונים נוספים כוללים תקלות או השפלה של רכיבי הנעה חשמליים, ואיומים ממטוסים שאינם משתפים פעולה אחרים עקב זיוף GPS או חטיפת תוכנה בזמן טיסה. פרויקט נאס"א מבקש להתמודד עם שלושת תחומי הדאגה המגוונים הללו - סיכון ברמת המשימה, סיכון ברמת המטוס וסיכון ברמת המרחב האווירי.
"ברגע שמטוס אוטונומי הופך לא משתף פעולה, בין אם הוא נחטף, או תקלה באוטונומיה, או בעיית מנוע / סוללה, או בגלל רוחות, המטוס הזה מתחיל להתרחק ממסלולו, איך אנחנו מזהים את זה ואיך מטוסים אחרים הימנע מאותם התנגשויות או עימותים פוטנציאליים.
אימוץ נרחב של מכוניות ללא נהג בטוח נותר שנים רבות. אותו דבר ניתן לומר על מטוסים אוטונומיים, לדברי החוקרים, נסיעות אוויריות ללא טייס יתחילו ככל הנראה בהעברת חבילות קטנות או משלוח צהריים ממסעדות מקומיות. אם יישומים אלה הוכחו כבטוחים ומוצלחים, ניתן להציג טיסות מטען גדולות יותר ותחבורה אווירית לנוסעים אוטונומית - דבר שעשוי לשפר את עומסי התנועה ולאפשר לאנשים לחיות רחוק יותר ממקומות עבודתם.
"אם אלגוריתם של למידת מכונה טועה בפייסבוק, TikTok, נטפליקס - זה לא משנה יותר מדי. "אך אם טעות באלגוריתם למידת מכונה מתרחשת ביישום קריטי לבטיחות, כגון תעופה או בנהיגה אוטונומית, אנשים עלולים לעבור תאונות. יכולות להיות תוצאות קטלניות. "
ביישומי תעופה, בטיחות תמיד קודמת לכל. סוגי מטוסים חדשים - חשמול בתפקידי אוטונומיה מבוססי תעופה, AI ולימוד מכונה - מביאים אתגרים והזדמנויות גדולים למחקר בטיחות תעופה.
פרויקטים נוספים
החוקר קיבל מענק לשנתיים מטעם מינהל התעופה הפדרלי להתמקד בתכנון ויישום של מסגרת לאימות בטיחות למערכות תעופה מבוססות למידה.
הם רוצים לבדוק כיצד לאמת או לאשר פונקציות אוויוניות מבוססות AI ולימוד מכונה החוקרים מתכננים לפתח כמה כלים לאימות לא מקוון וגם לאימות מקוון כדי להבטיח בטיחות.
החוקרים קיבלו גם פרס שלב I של נאס"א SBIR לשישה חודשים לעבוד עם Intelligent Automation, Inc. על פרויקט לתמיכה בהיקף העולה של תנועת ניידות אווירית עירונית על ידי הפחתת הגודש הפוטנציאלי במרחב האווירי. הצוות יתמקד כיצד לאפשר את שיעורי ההגעה והעזיבה הגבוהים בנמלי המסחר - צווארי הבקבוק העיקריים לתנועת אוויר eVTOL.
מטוסים חשמליים בלתי מאוישים חשופים לעומסי תנועה אווירית מכיוון שהסוללה מוגבלת בהשוואה לדלק המסורתי. מטוסים חשמליים יכולים לשרוף משאבים משמעותיים אם הם אינם מסוגלים לנחות לפי לוח הזמנים.
הם לא יכולים להרשות לעצמם לשבת בתנועה באוויר, אם הם מרחפים או מחזיקים בשמיים, הם יצרכו את הסוללות שלהם.
הפרויקט השלישי הוא שיתוף פעולה בן שנה עם אוניברסיטת וירג'יניה ואוניברסיטת ג'ורג 'מייסון. צוות המחקר קיבל מענק מיוזמת הסייבר של מדינת וירג'יניה (CCI) לטיפול באיומים של כלי רכב אוטונומיים כשהם הופכים לקורבנות של מתקפות סייבר מתעוררות. פרויקט העיר החכמה משלב שני מנגנונים חדשים: מודיעין וידאו בקנה מידה עירוני לאיתור התקפות ותכנון חיזוק רב-סוכנים לתגובה להתקפות ולרכבים שאינם משתפים פעולה.
הם מתכננים להשתמש במצלמות כדי לזהות תנועות מכוניות שעלולות להיות חריגות, החל מנהיגה אגרסיבית או שכורה ועד לרכב אוטונומי שנפרץ. החוקרים שואפים בסופו של דבר לזהות ולחזות סוג זה של התנהגות בכדי להקל על הסיכון בדרכים. ניסיון במעבדה של חוקר עם הימנעות מהתנגשות ויישוב סכסוכים הוא המפתח למאמץ זה.
מתכונן למחר
למידה מלאכותית ומכונה תהיה בסיסית לעתיד החדשנות הטכנולוגית, ויש מקום משמעותי להרחבה בתחום התחבורה האווירית והתעופה.
במהלך העשורים הקרובים יהיה צורך הולך וגובר בכוח עבודה בתעשייה האווירית המתמקד בקפדנות בבטיחות שיכול ליישם ולפתח בינה מלאכותית (AI) ו למידת מכונה טֶכנוֹלוֹגִיָה. גם נבחרי ציבור וצוותיהם, קובעי המדיניות והרגולטורים הפדרליים של מינהל התעופה יצטרכו להיות בעל ידע מספיק כדי להעריך את הטכנולוגיה המשתנה.