Avioanele fără pilot: viitorul normal? Testăm 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.

Valea San Joaquin, în California, găzduiește un mic avion de stropire a culturilor care zboară la o înălțime aparent extrem de scăzută față de sol. Riscul pentru oameni este diminuat, pentru că aeronava nu dispune de pilot.

„De fapt, putem zbura mai jos decât ar putea un pilot uman”

Citește șiCum au luat amploare atacurile cibernetice în România: „Numărul conturilor compromise a crescut cu 353%. 25 de milioane de evenimente de securitate într-un an”

– afirmă Russ Marotzke în timp ce avionul zboară peste cultură.

Zborul la o altitudine redusă provoacă o dispersie mai mică a substanței pulverizate, iar consecința este necesitatea utilizării unei cantități substanțial mai mici de substanțe chimice în comparație cu stropirea convențională a culturilor, efectuată de piloți, spune el.

Avionul fără pilot este deținut de compania Pyka, unde Marotzke îndeplinește funcția de inginer dedicat testării zborurilor.

Compania își are sediul într-un hangar construit în epoca celui de-Al Doilea Război Mondial, care a fost remodelat și poziționat deasupra Golfului San Francisco, și fabrică zboruri autonome fără cabină de pilotaj, destinate fie pulverizării culturilor, fie transportului de marfă.

Pyka se află în cadrul unui grup restrâns de firme care concurează pentru a aduce în operațiunile comerciale aeronave autonome cu aripi fixe.

Taxiurile aeriene urbane, denumite popular aeronave electrice cu decolare și aterizare verticală și recunoscute sub abrevierea eVTOL, au captat o proporție semnificativă din atenția pusă pe progresul aviației autonome.

În același timp, există o competiție mai puțin vizibilă pentru activarea avioanelor fără pilot. Primele utilizări includ pulverizarea culturilor și livrarea de marfă, iar în final, mulți dintre producătorii acestor aeronave doresc să se extindă și la transportul de pasageri.

Michael Norcia, cofondator și CEO al Pyka, afirmă:

„O operațiune de transport de pasageri la scară largă și omniprezentă este Sfântul Graal”

El vizualizează o flotă vastă de aeronave Pyka, cu o capacitate similară cu cea a unui microbuz, care să circule pasagerii de-a lungul coastelor estice și vestice ale Statelor Unite.

„Există șanse bune să ajungem la acest punct înaintea industriei eVTOL.”

Avionul care stropeste singur culturile în mod autonom

Unul dintre siturile de testare pentru avioanele de stropit culturi ale companiei Pyka se găsește la 80 de kilometri (aproximativ 50 de mile) est de fabrică. Pentru a ajunge acolo, trebuie să parcurgi un drum de pământ cu denivelări.

În ziua testului, Marotzke și un coleg inspectează o actualizare de software instalată pe un avion demonstrativ. Aproximativ o duzină de aeronave Pyka se află deja în Brazilia, unde sunt utilizate pentru stropirea culturilor de bumbac și soia, activitate care a fost efectuată 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, uneori descrise ca drone de dimensiuni mari, se dovedește că această etichetă subestimează realitatea: fiecare dintre ele dispune de o anvergură a aripilor de 11,5 metri.

În interiorul unui container de marfă localizat în apropiere de câmp, echipa de ingineri indică pe un ecran regiunea pe care doresc să o acopere aeronava. Programul calculează ulterior drumul, având în vedere obstacole, cum ar fi liniile electrice din vecinătate, care au fost deja mapate. Zborul de plecare, de pe o pistă localizată în apropiere de câmp, are loc fără dificultăți.

în jurul a 15 minute după ce a observat că lichidul de pulverizare – apă în testul din acea zi – începe să se epuizeze, avionul a aterizat autonom pentru a se reîncărca manual și pentru a ilustra schimbarea bateriei.

După aceea, se ridică din nou în zbor și reîncepe pulverizarea exact de la locul unde a rămas.

Autonomia nu echivalează cu un pilot automat.

Zborul autonom se diferențiază de pilotul automat. În cazul pilotului automat, sistemul oferă asistență pilotului, la fel ca sistemul de menținere a vitezei de croazieră sau funcțiile de menținere a benzii care asistă șoferul unei mașini.

Sistemele autonome își propun să administreze întreaga fază de zbor, de la decolare până la aterizare, cu intervenție umană minimă sau chiar fără ea. Ele utilizează algoritmi pentru a analiza informațiile colectate de la senzori și pentru a conduce aeronava.

În ciuda faptului că funcționează într-un mediu considerat, în general, mai structurat și mai previzibil, avioanele autonome au ajuns pe piață cu un ritm mai lent decât mașinile autonome.

Motivul principal constă în faptul că companii mari din sectorul tehnologic au „mizat totul” pe crearea vehiculelor autonome, alocând fonduri considerabile acestei inovații, a declarat Mykel Kochenderfer, specialist în siguranța autonomiei aviatice de la Universitatea Stanford.

„mizat totul”

Un alt motiv semnificativ este că aeronavele trebuie să respecte norme de siguranță mai riguroase decât cele ale autoturismelor, ceea ce înseamnă că intrarea lor în circulație întâmpină o barieră considerabil mai ridicată.

„Consecințele accidentelor aeriene pot fi pur și simplu extrem de grave”, spune Kochenderfer.

Armata a sprijinit progresul tehnologic.

Interesul militar a contribuit, de asemenea, la accelerarea tehnologiei aeronavelor autonome. Mai multe dintre firmele care dezvoltă astfel de sisteme încheie contracte cu sectorul apărării pentru a-și demonstra și testa tehnologiile, de obicei întâmpinând mai puține obstacole de reglementare decât în domeniul civil.

Unele dintre aceste companii furnizează deja produse clienților militari. În Statele Unite, cea mai extinsă aeronavă autonomă cu aripi fixe care a obținut până în prezent aprobarea pentru utilizare comercială civilă este pulverizatorul agricol al companiei Pyka, care a obținut autorizația în anul trecut.

Totuși, activitățile rămân confinate unui cadru agricol bine stabilit și exigen prezența unui operator pe sol și a unui observator vizual. În trecut, compania a obținut o aprobare echivalentă în Brazilia, unde normele sunt mai flexibile.

Pyka intenționează să crească volumul de fabricare, trecând de la aproximativ două duzini de avioane pe an în prezent la 1.000 de aeronave până în 2030.

Fiecare aeronava este comercializată la prețul de 550.000 de dolari, iar cumpărătorii primesc pregătire pentru a le manevra.

Marea Britanie experimentează livrarea autonomă a mărfurilor.

În prezent, Regatul Unit nu a acordat încă aprobarea pentru nicio operațiune de acest tip pe termen lung, însă firma britanică Windracers solicită autorizația de a lansa un serviciu autonom de transport de marfă în Shetland și Orkney.

Avioanele sale sunt proiectate să livreze produse în regiuni izolate și deja desfășoară operațiuni în Ucraina.

„Ar fi cu siguranță primul serviciu de transport aerian de marfă grea cu drone din Marea Britanie și, probabil, din întreaga lume”

— declară Stephen Wright, președintele și fondatorul Windracers.

aeronavele autonome pot, potrivit susținătorilor tehnologiei, să contribuie la rezolvarea deficitului de piloți și să scutească oamenii de sarcini periculoase, precum stropirea culturilor.

În același timp, acestea ar putea spori eficiența – de exemplu, facilitând transportul unei cantități mai mari de marfă – și ar putea diminua costurile dacă un singur operator ar putea monitoriza simultan mai multe aeronave.

automatizarea poate face zborul mai sigur, susținătorii susțin că în trecut a fost înregistrată o scădere a numărului de accidente pe măsură ce au fost introduse sisteme tot mai automatizate.

Asociațiile de piloți rămân încă

Organizația Asociația Națională de Aviație Agricolă din SUA – care reprezintă piloții specializați în stropirea culturilor – susține că avioane de dimensiuni reduse fără echipaj pot fi dificil de detectat de către acei piloți.

Avioanele pilotate, conform asociației, pot stropi o suprafață considerabil mai extinsă și în interval de timp mai redus.

Două abordări pentru avioanele autonome

Pyka și Windracers proiectează aeronave de la început, afirmând că această strategie facilitează introducerea sistemelor autonome încă din faza inițială de proiectare și permite ajustarea aeronavei la sarcina specifică pentru care este realizată.

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.

Robert Rose, cofondator și director executiv al companiei, spune că modernizarea unor aeronave deja certificate permite firmei să se concentreze exclusiv pe demonstrarea siguranței sistemului autonom, în loc să fie nevoită să solicite certificarea unei aeronave complet noi.

Merlin Labs, cu sediul în Statele Unite, a evoluat gradual spre aeronave militare din ce în ce mai mari și își implementează în prezent sistemul pe avionul de transport militar Lockheed Martin C-130J, care este operat în prezent cu doi piloți.

Pasul următor ar presupune introducerea avioanelor comerciale de marfă cu mai mulți membri ai echipajului. Matt George, fondator și CEO al Merlin, explică:

„Este un

Există perspective variate privind inteligența artificială.

În domeniul inteligenței artificiale, fiecare companie adoptă o strategie distinctă. Reliable Robotics a decis să nu integreze IA în totalitate, susținând că aceasta ar aduce dificultăți suplimentare în procedura de certificare.

Merlin, în schimb, adoptă o strategie mult mai orientată spre inteligența artificială. Diferența devine clară în contextul 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 această situație, marja de eroare este aproape nulă. Fără o soluție ideală disponibilă până acum, firmele instalează numeroși senzori și duplică cei deja prezenti în dotarea standard, pentru a crea o rezervă suplimentară.

Compania Reliable Robotics a instalat un radar aer-aer cu funcție prospectivă, care poate identifica alte aeronave situate la mai mult de opt kilometri în față.

Un program de control, ce urmează reguli prestabilite, decide modul de reacție al aeronavei. Rose afirmă că acesta este

„mai bun decât ochii unui pilot”

. Merlin recunoaște că, în schimb, se bazează pe camere alimentate cu inteligență artificială pentru a identifica și a clasifica obiectele.

Pyka a folosit de la început sistemul lidar pentru a identifica arbori, vehicule, păsări de dimensiuni mari și topografie. Datorită razei sale scurtă, compania plănuiește să integreze camere alimentate de IA. Această schimbare ar marca prima aplicare concretă a inteligenței artificiale în aeronavele 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”

Norcia declară.

În ce fel vor interacționa aeronavele autonome cu controlorii de trafic aerian?

Dilema adoptării inteligenței artificiale se extinde și în domeniul interacțiunii 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.

Reliable Robotics propune un concept care implică existența unui pilot la distanță situat pe sol și complet pregătit, cel puțin în faza de început. Acesta gestionează comunicațiile și poate decide în situații critice pentru siguranță.

Merlin plănuiește să aplice o inteligență artificială generativă, antrenată pe baza a mii de ore de conversații înregistrate, pentru a decodifica instrucțiunile și a oferi răspunsuri în mod autonom.

„Problema noastră este mai complexă… dar vrem să depășim etapa pilotării la distanță”, spune George.

Merlin planifică să scadă numărul de piloți în etape: începând cu doi, apoi unul, și, în cele din urmă, zero. Pyka, spune Norcia, se mulțumește să lase pe alții să

„deschidă calea”

în căutarea celei mai bune modalități de operare în spațiul aerian comun.

Pasagerii reprezintă

„Sfântul Graal”

al aviației autonome.

zborurile autonome pentru pasageri reprezintă încă un scop îndepărtat. Totuși, numeroși specialiști și lideri din sectorul aviatic anticipează că tehnologia rezultată din aceste inițiative va fi integrată progresiv în aviația comercială.

Pe măsură ce sistemele se testează în agricultură, transportul de marfă și aplicații militare, producătorii dobândesc experiență în detectarea obstacolelor, evitarea altor aeronave, comunicarea cu controlul traficului aerian și gestionarea autonomă a întregului zbor.

În final, această tehnologie ar putea fi implementată și pe aeronavele de pasageri. Pentru sectorul aviației, unul dintre scopurile principale este ca automatizarea să nu se limiteze doar la reducerea cheltuielilor sau la soluționarea deficitului de piloți, ci să contribuie și la sporirea siguranței.

Potrivit susținătorilor, implementarea graduală a sistemelor autonome ar putea, de fapt, să sporească securitatea zborurilor cu pilot, prin dezvoltarea unor tehnologii ce pot detecta și evita obstacole, lua decizii în condiții dificile și interveni când este necesar.

Asociația Piloților de Linie din SUA susține că această schimbare ar fi binevenită, însă numai dacă tehnologia poate dovedi că reușește să păstreze sau să eleveze standardele de siguranță.

Deși visul unui cer în care aeronavele de pasageri operează fără piloți rămâne încă îndepărtat, competiția pentru crearea de avioane autonome a luat deja naștere. Primele modele fără pilot nu se decolează din aeroporturile mari, ci din terenuri agricole și din rutele de transport ce duc spre zone izolate.