Исследователи работают над междисциплинарным исследовательским проектом, финансируемым НАСА, который направлен на проектирование и разработку системы управления безопасностью для электрических автономных летательных аппаратов. Доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники, занимается управлением исследованиями, оптимизацией, машинным обучением и искусственным интеллектом (ИИ) в авиатранспорте и авиации. Его лаборатория создает кабины экипажа и наземные средства автоматизации и поддержки принятия решений для улучшения и обеспечения безопасности новых типов воздушных судов и выполнения полетов.
Хотя многие инновации в приложениях искусственного интеллекта и машинного обучения были сосредоточены на революционных изменениях в Интернете и цифровой связи, группа исследователей сосредоточена на расширении этих преимуществ для преобразования воздушного транспорта в физическую связь и мобильность в будущем.
Исследователи изучают новый трехлетний грантовый проект НАСА по общесистемной безопасности на сумму 2.5 миллиона долларов. Исследовательская группа изучит дизайн системы, чтобы минимизировать риски для электрических самолетов вертикального взлета и посадки (eVTOL) и их продвинутых задач воздушной мобильности в городских условиях.
Предлагаемый группой проект системы направлен на минимизацию многоуровневых рисков для автономных самолетов. Неблагоприятные погодные условия, такие как ветер - на чем будет сосредоточена лаборатория исследователя - влияют на способность электрического самолета безопасно летать и приземляться. Дополнительные риски включают отказы или ухудшение характеристик компонентов электрической силовой установки, а также угрозы со стороны других не сотрудничающих самолетов из-за подделки GPS или взлома программного обеспечения во время полета. Проект НАСА направлен на решение этих трех различных проблемных областей - риска на уровне миссии, риска на уровне воздушного судна и риска на уровне воздушного пространства.
«Как только автономный самолет перестает сотрудничать, будь то угон, неполадка автономной работы, проблема с двигателем / аккумулятором, или из-за ветра, этот самолет начинает уходить со своего пути, как мы это обнаруживаем и как другие летательные аппараты избегайте этих потенциальных столкновений или конфликтов.
До широкого распространения безопасных автомобилей без водителя остались годы. По словам исследователя, то же самое можно сказать и об автономных самолетах. Беспилотные авиаперелеты, скорее всего, начнутся с перевозки небольших пакетов или доставки обеда из местных ресторанов. Если эти приложения окажутся безопасными и успешными, можно будет внедрить более крупные грузовые рейсы и автономные пассажирские авиаперевозки, что потенциально уменьшит загруженность дорог и позволит людям жить дальше от своих рабочих мест.
«Если алгоритм машинного обучения ошибается в Facebook, TikTok, Netflix - это не имеет большого значения. «Но если ошибка алгоритма машинного обучения произойдет в критически важном для безопасности приложении, таком как авиация или при автономном вождении, люди могут попасть в аварию. Результат может быть фатальным ».
В авиационных приложениях безопасность всегда на первом месте. Новые типы самолетов - электрификация в авиации, функции автономности на основе искусственного интеллекта и машинного обучения - создают большие проблемы и возможности для исследований в области безопасности полетов.
Дополнительные проекты
Исследователь получил двухлетний грант от Федерального управления гражданской авиации на разработку и внедрение системы проверки безопасности для авиационных систем, основанных на обучении.
Они хотят изучить, как проверить или сертифицировать эти авионические функции на основе ИИ и машинного обучения. Исследователи планируют разработать некоторые инструменты как для автономной, так и для онлайн-проверки, чтобы гарантировать безопасность.
Исследователи также получили шестимесячную награду NASA SBIR Phase I за работу с Intelligent Automation, Inc. над проектом по поддержке растущего большого объема городского воздушного движения за счет уменьшения потенциальной загруженности воздушного пространства. Команда сосредоточится на том, как обеспечить высокую скорость прибытия и отправления в вертипортах - основных узких местах для воздушного движения eVTOL.
Беспилотные электрические самолеты уязвимы для пробок в воздушном движении, потому что мощность батарей ограничена по сравнению с традиционным топливом. Электрические самолеты могут сжигать значительные ресурсы, если они не могут приземлиться по расписанию.
Они не могут позволить себе сидеть в движении в воздухе, если они будут парить или держаться в небе, они разрядят свои батареи.
Третий проект - это годичное сотрудничество с Университетом Вирджинии и Университетом Джорджа Мейсона. Исследовательская группа получила грант от Кибернетической инициативы Содружества Вирджинии (CCI) для устранения угроз, исходящих от автономных транспортных средств, когда они становятся жертвами новых кибератак. Проект «Умный город» объединяет два новых механизма: видеонаблюдение в масштабах города для обнаружения атак и многоагентное планирование подкрепления для реагирования на атаки и не взаимодействующие транспортные средства.
Они планируют использовать камеры для выявления потенциально ненормальных движений автомобиля, начиная от агрессивного вождения или вождения в состоянии алкогольного опьянения и заканчивая взломанным автономным транспортным средством. В конечном итоге исследователи стремятся обнаружить и предсказать этот тип поведения, чтобы снизить риск на дороге. Ключевым моментом в этих усилиях является лабораторный опыт исследователя в области предотвращения столкновений и разрешения конфликтов.
Готовимся к завтрашнему дню
Искусственный интеллект и машинное обучение станут основой будущих технологических инноваций, и есть большие возможности для расширения в сфере авиаперевозок и авиации.
В течение следующих нескольких десятилетий будет расти потребность в кадрах авиационной отрасли, строго ориентированных на безопасность, которые могут применять и развивать искусственный интеллект (ИИ) и обучение с помощью машины technology. Выборные должностные лица и их сотрудники, политики и регулирующие органы Федерального управления гражданской авиации также должны будут обладать достаточными знаниями для оценки меняющихся технологий.