Avioanele fără pilot ar putea deveni noua normalitate. Cum este testată autonomia în aviație
Avioanele autonome încep să treacă de la faza de experiment la operațiuni comerciale, mai întâi în domenii precum agricultura și transportul de marfă. Companiile dezvoltă aeronave capabile să decoleze, să zboare și să aterizeze cu intervenție umană minimă, iar unele își propun ca, în cele din urmă, aceeași tehnologie să transporte și pasageri, arată BBC.
Deasupra unui câmp de lucernă din Valea San Joaquin, California, un mic avion pentru stropirea culturilor zboară la o înălțime care pare îngrijorător de mică față de sol. Riscul pentru oameni este însă redus, deoarece aeronava nu are pilot. „De fapt, putem zbura mai jos decât ar putea un pilot uman”, spune Russ Marotzke, în timp ce aeronava survolează cultura.
Zborul la o altitudine mai mică înseamnă o dispersie mai redusă a substanței pulverizate și, prin urmare, necesitatea utilizării unei cantități mai mici de substanțe chimice față de stropirea convențională a culturilor, efectuată de piloți, explică el.
Avionul fără pilot aparține companiei Pyka, unde Marotzke lucrează ca inginer pentru testarea zborurilor.
Compania, cu sediul într-un hangar din perioada celui de-Al Doilea Război Mondial, transformat și amplasat deasupra Golfului San Francisco, produce aeronave autonome fără cabină de pilotaj, concepute fie pentru stropirea culturilor, fie pentru transportul de marfă.
Pyka face parte dintr-un grup restrâns de companii care se întrec să introducă în serviciul comercial aeronave autonome cu aripi fixe.
Taxiurile aeriene urbane, așa-numitele aeronave electrice cu decolare și aterizare verticală, cunoscute sub denumirea eVTOL, au atras o mare parte din atenția acordată dezvoltării aviației autonome.
În paralel însă, se desfășoară o cursă mai discretă pentru punerea în funcțiune a avioanelor autonome. Primele aplicații sunt activități precum pulverizarea culturilor și livrarea de mărfuri, iar, în cele din urmă, mulți dintre producătorii acestor aeronave speră să ajungă și la transportul de pasageri.
„O operațiune de transport de pasageri la scară largă și omniprezentă este Sfântul Graal”, spune Michael Norcia, cofondator și CEO al Pyka.
El își imaginează o flotă numeroasă de avioane Pyka, cu o capacitate comparabilă cu cea a unui microbuz, care să transporte pasageri de-a lungul coastelor de est și de vest ale Statelor Unite. „Există șanse bune să ajungem la acest punct înaintea industriei eVTOL.”
Avionul care stropeste singur culturile
Unul dintre locurile de testare ale avioanelor de stropit culturi ale companiei Pyka se află la aproximativ 80 de kilometri, adică 50 de mile, la est de fabrica companiei. Pentru a ajunge acolo este nevoie de parcurgerea unui drum de pământ plin de denivelări.
În ziua testului, Marotzke și un coleg verifică o actualizare de software instalată pe un avion de demonstrație. Aproximativ o duzină de aeronave Pyka se află deja în Brazilia, unde sunt folosite pentru stropirea culturilor precum bumbacul și soia, activitate desfășurată anterior de piloți umani.
Avionul destinat stropirii culturilor este complet electric, iar bateria este amplasată în partea din față. Poate zbura aproximativ 35 de minute și transportă până la 300 de litri de lichid de stropire într-un rezervor situat în partea centrală a aeronavei.
Avioanele Pyka sunt uneori numite drone de mari dimensiuni, însă această denumire pare o subestimare: toate au o anvergură a aripilor de 11,5 metri.
În interiorul unui container de transport amplasat lângă câmp, inginerii marchează pe un computer zona pe care doresc ca aeronava să o pulverizeze. Software-ul planifică apoi traseul, ținând cont de obstacole precum liniile electrice din apropiere, care au fost deja cartografiate. Decolarea, de pe o pistă situată lângă câmp, se desfășoară fără probleme.
Aproximativ 15 minute mai târziu, după ce detectează că începe să rămână fără lichid de pulverizare - apă, în cazul testului din acea zi -, aeronava aterizează singură pentru realimentarea manuală și pentru o demonstrație de schimbare a bateriei.
Apoi se ridică din nou în aer și reia pulverizarea exact din punctul în care a rămas.
Autonom nu înseamnă pilot automat
Zborul autonom este diferit de pilotul automat. Pilotul automat oferă asistență pilotului, la fel cum sistemul de menținere a vitezei de croazieră sau funcțiile de menținere a benzii oferă asistență șoferului unei mașini.
Sistemele autonome au însă ca obiectiv gestionarea întregului zbor, inclusiv decolarea și aterizarea, cu o intervenție umană minimă sau chiar fără intervenție umană. Aceste sisteme folosesc algoritmi pentru a procesa datele provenite de la senzori și pentru a controla aeronava.
Avioanele autonome au apărut mai lent decât mașinile autonome, în ciuda faptului că operează într-un mediu considerat, în general, mai structurat și mai previzibil.
Acest lucru se datorează, în parte, faptului că marile companii din domeniul tehnologiei au „mizat totul” pe dezvoltarea mașinilor autonome, investind sume uriașe în această tehnologie, spune Mykel Kochenderfer, expert în autonomia sigură a aviației la Universitatea Stanford.
Există însă și un alt motiv important: aeronavele sunt supuse unor standarde de siguranță mai stricte decât autoturismele, ceea ce ridică o barieră mult mai înaltă pentru introducerea lor în serviciu.
„Consecințele accidentelor aeriene pot fi pur și simplu extrem de grave”, spune Kochenderfer.
Armata a contribuit la dezvoltarea tehnologiei
Interesul militar a contribuit, de asemenea, la impulsionarea tehnologiei aeronavelor autonome. Multe dintre companiile care dezvoltă astfel de sisteme au contracte cu sectorul apărării pentru a-și demonstra și testa tehnologiile, adesea cu mai puține obstacole de reglementare decât în sectorul civil.
Unele dintre aceste companii furnizează deja produse clienților militari. În Statele Unite, cea mai mare aeronavă autonomă cu aripi fixe aprobată până acum pentru utilizare civilă comercială este pulverizatorul agricol al companiei Pyka, care a obținut autorizația anul trecut.
Cu toate acestea, operațiunile sunt limitate la un cadru agricol strict definit și necesită un operator la sol și un observator vizual. Compania obținuse anterior o aprobare similară în Brazilia, unde reglementările sunt mai permisive.
Pyka își propune să-și extindă producția de la aproximativ două duzini de avioane pe an, în prezent, la 1.000 de aeronave până în 2030.
Fiecare avion se vinde cu 550.000 de dolari, iar clienții sunt instruiți să le opereze.
Marea Britanie testează transportul autonom de marfă
Marea Britanie nu a aprobat încă nicio operațiune de acest tip pe termen lung, însă compania britanică Windracers solicită autorizația pentru lansarea unui serviciu autonom de transport de marfă în Insulele Shetland și Orkney.
Aeronavele sale sunt concepute pentru a transporta mărfuri în zone îndepărtate și efectuează deja misiuni și în Ucraina.
„Ar fi cu siguranță primul serviciu de transport aerian de marfă grea cu drone din Marea Britanie și, probabil, din întreaga lume”, afirmă Stephen Wright, fondatorul și președintele Windracers.
Susținătorii tehnologiei spun că aeronavele autonome ar putea contribui la rezolvarea problemei lipsei de piloți și ar putea scuti oamenii de activități periculoase, cum ar fi stropirea culturilor.
În același timp, acestea ar putea îmbunătăți eficiența - de exemplu, permițând aeronavelor să transporte mai multă marfă - și ar putea reduce costurile dacă un singur operator ar putea supraveghea mai multe avioane.
Susținătorii mai afirmă că automatizarea ar putea face zborul mai sigur, indicând scăderea numărului de accidente înregistrată în trecut, pe măsură ce au fost introduse sisteme tot mai automatizate.
Asociațiile de piloți rămân însă reticente. Asociația Piloților de Linie din SUA, ALPA, califică eliminarea piloților drept „un pariu riscant în ceea ce privește siguranța și un pas prea îndrăzneț”.
Asociația Națională de Aviație Agricolă din SUA, care reprezintă piloții specializați în stropirea culturilor, afirmă că aeronavele mici fără echipaj pot fi greu de observat de către piloții săi.
Avioanele pilotate, adaugă asociația, pot stropi o suprafață mult mai mare într-un timp mai scurt.
Două strategii pentru avioanele autonome
Pyka și Windracers construiesc aeronave de la zero, susținând că această abordare permite integrarea sistemelor autonome încă din faza inițială de proiectare și adaptarea aeronavei la sarcina specifică pentru care este construită.
Alte companii aleg să modernizeze avioane existente, de dimensiuni mai mari. Susținută de divizia de investiții a Boeing, compania americană Reliable Robotics testează în prezent sistemul său pe modelul Cessna 208B Grand Caravan, un avion de marfă pilotat de un singur pilot, care poate transporta o sarcină utilă de aproximativ 1.360 de kilograme pe distanțe de sute de kilometri.
Modernizarea unor aeronave deja certificate permite companiei să se concentreze exclusiv pe demonstrarea siguranței sistemului autonom, în loc să fie nevoită să solicite și certificarea unei aeronave complet noi, spune Robert Rose, cofondatorul și directorul executiv al companiei.
Merlin Labs, cu sediul tot în Statele Unite, a avansat treptat către aeronave militare din ce în ce mai mari și își aplică acum sistemul pe avionul de transport militar Lockheed Martin C-130J, operat în prezent cu doi piloți.
Următorul pas ar urma să fie reprezentat de avioanele comerciale de marfă cu echipaj multiplu. „Este un sistem central de autonomie comun care poate fi transferat între diferite aeronave”, explică Matt George, fondatorul și CEO-ul Merlin.
Abordări diferite în privința inteligenței artificiale
Companiile diferă și în ceea ce privește abordarea lor față de inteligența artificială. Reliable Robotics evită utilizarea IA cu totul, argumentând că aceasta ar complica procesul de certificare.
Merlin, pe de altă parte, adoptă o abordare mult mai centrată pe inteligența artificială. Diferența este evidentă în cazul așa-numitelor sisteme de detectare și evitare.
Una dintre cele mai mari provocări ale zborului autonom este reproducerea capacității unui pilot de a identifica alte aeronave și obstacole și de a manevra în siguranță în jurul acestora.
În acest caz, marja de eroare este practic inexistentă. În lipsa unei soluții perfecte până în prezent, companiile adaugă diverse sisteme de senzori și le dublează pe cele care sunt deja incluse în dotarea standard, pentru a asigura o rezervă suplimentară.
Reliable Robotics a integrat un radar aer-aer cu acțiune prospectivă, capabil să detecteze alte aeronave aflate la o distanță de peste opt kilometri în față.
Sistemul este însoțit de un software care urmează reguli fixe pentru a decide modul în care avionul ar trebui să reacționeze. Este „mai bun decât ochii unui pilot”, spune Rose. Merlin folosește, în schimb, camere bazate pe inteligență artificială pentru a detecta și clasifica obiectele.
Pyka a utilizat lidarul încă de la început pentru a detecta copaci, vehicule, păsări mari și relief. Lidarul are însă o rază de acțiune scurtă, astfel că firma intenționează să adauge și camere bazate pe inteligență artificială. Aceasta ar reprezenta prima utilizare reală a IA la bordul aeronavelor sale.
„Pentru multe lucruri nu este nevoie să folosim IA… dar pentru a stabili dacă acei șase pixeli din depărtare reprezintă un avion sau doar o pată oarecare, este domeniul perfect”, spune Norcia.
Cum vor comunica avioanele autonome cu controlorii de trafic
Dilema utilizării inteligenței artificiale se extinde și la comunicarea cu controlul traficului aerian. În spațiul aerian comun, aeronavele trebuie să poată recepționa, interpreta și răspunde la instrucțiunile radio, transmise de obicei de controlul traficului aerian.
Soluția oferită de Reliable Robotics presupune prezența unui pilot la distanță, aflat la sol și complet instruit, cel puțin în etapa inițială. Acesta se ocupă de comunicații și poate lua decizii critice pentru siguranță.
Merlin intenționează să utilizeze inteligența artificială generativă, antrenată pe baza a mii de ore de conversații înregistrate, pentru a interpreta instrucțiunile și a răspunde în mod autonom.
„Problema noastră este mai complexă… dar vrem să depășim etapa pilotării la distanță”, spune George.
Merlin intenționează să reducă numărul piloților în etape: de la doi la unul și, în cele din urmă, la zero. Pyka, spune Norcia, se mulțumește să lase pe alții să „deschidă calea” în găsirea celei mai bune modalități de operare în spațiul aerian comun.
Pasagerii, „Sfântul Graal” al aviației autonome
Deocamdată, zborurile de pasageri complet autonome rămân un obiectiv îndepărtat. Cu toate acestea, mulți experți și reprezentanți ai industriei se așteaptă ca tehnologia dezvoltată în aceste proiecte să pătrundă treptat în aviația comercială.
Pe măsură ce sistemele sunt testate în agricultură, transportul de marfă și aplicații militare, producătorii acumulează experiență în ceea ce privește detectarea obstacolelor, evitarea altor aeronave, comunicarea cu controlul traficului aerian și gestionarea autonomă a întregului zbor.
În cele din urmă, această tehnologie ar putea ajunge să fie folosită și pe aeronavele care transportă pasageri. Pentru industria aviației, unul dintre obiectivele majore este însă ca automatizarea să nu însemne doar reducerea costurilor sau rezolvarea deficitului de piloți, ci și creșterea siguranței.
Introducerea treptată a sistemelor autonome ar putea, potrivit susținătorilor lor, să contribuie chiar la îmbunătățirea siguranței zborurilor pilotate, prin dezvoltarea unor tehnologii capabile să detecteze și să evite obstacolele, să ia decizii în situații dificile și să intervină atunci când este nevoie.
Chiar și Asociația Piloților de Linie din SUA consideră că această evoluție ar fi binevenită, cu condiția ca tehnologia să demonstreze că poate menține sau îmbunătăți standardele de siguranță.
Astfel, chiar dacă un cer în care avioanele de pasageri zboară fără piloți este încă departe, cursa pentru dezvoltarea aeronavelor autonome a început deja. Iar primele avioane fără pilot nu apar în marile aeroporturi, ci în locuri precum câmpurile agricole și rutele de transport către zone îndepărtate.
Editor : C.A.
Urmărește știrile Digi24.ro și pe Google News
