CC BY
741
УДК 656
DOI 10.52375/20728689_2022_1_8
искусственный интеллект в беспилотных авиационных
системах
матюха С.Б., к.х.н, заместитель генерального директора ООО «Аэросвет»
Представлено современное состояние по использованию искусственного интеллекта в беспилотных авиационных системах различного типа и назначения в качестве отправной точки для дальнейшего развития гражданских беспилотных летательных аппаратов с искусственным интеллектом. Искусственный интеллект коренным образом изменит характер региональных авиационных перевозок. В модельном ряду региональных воздушных судов наряду с пилотируемыми самолётами достойное место займут беспилотные летательные аппараты с искусственным интеллектом.
Ключевые слова: цифровая экономика, искусственный интеллект (ИИ), беспилотные авиационные системы (БАС), беспилотные летательные аппараты (БПЛА), беспилотники, дроны, применение БПЛА.
ARTIFICIAL INTELLIGENCE IN UNMANNED AIRCRAFT SYSTEMS
Matyukha S., Ph.D., Deputy General Director of Aerosvet, LLC
The current state of the use of artificial intelligence in unmanned aerial systems of various types and purposes is presented as a starting point for the further development of civil unmanned aerial vehicles with artificial intelligence. Artificial intelligence will fundamentally change the nature of regional air travel. In the model range of regional aircraft, along with manned aircraft, unmanned aerial vehicles with artificial intelligence will take their rightful place.
Keywords: digital economy, artificial intelligence (AI), unmanned aerial systems (UAS), unmanned aerial vehicles (UAVs), drones, UAV application.
Естественным процессом в развитии робототехники в мире и в Российской Федерации явилось создание систем с искусственным интеллектом. Это в первую очередь коснулось высокотехнологичных отраслей науки и промышленности, в частности, авиации. Искусственный интеллект в ближайшее десятилетие будет самой прорывной технологией. Этому будут способствовать достижения в области вычислительной техники, скорости увеличения данных, их объемов и разнообразия. В настоящее время в мире активно внедряются технологические решения на основе искусственного интеллекта в различные отрасли экономики и общественные сферы. Страны, развивающие искусственный интеллект, выходят в лидеры и становятся локомотивами в подъёме мировой экономики. Ожидается, что всеобщее использование искусственного интеллекта, обеспечит рост мировой экономики в 2024 году не менее 1 трлн. долларов США [1]. Благодаря использованию искусственного интеллекта мировой ВВП в 2030 году вырастет на 14 % [2].
Основополагающим документом для работ в этой области в нашей стране стал Указ Президента Российской Федерации от 10 октября 2019г. № 490 «О развитии искусственного интеллекта в Российской Федерации» [1] с утверждённой «Национальной стратегией развития искусственного интеллекта на период до 2030 года». В соответствии с Указом Президента Российской Федерации от 10 октября 2019г. № 490 была откорректирована Национальная программа «Цифровая экономика Российской Федерации». Конкретизация проводимых исследований и разработок дана в федеральном проекте «Искусственный интеллект» [3]. Основная цель создания искусственного интеллекта в Российской Федерации - «обеспечение роста благосостояния и качества жизни населения, обеспечение национальной безопасности, достижение устойчивой конкурентоспособности российской экономики и лидирующих позиций в мире в области искусственного интеллекта». По технологиям искусственного интеллекта робототехника и управление беспилотным транспортом относятся к смежным областям [1].
Для лучшего понимания изложенного дальше материала приведём строгое определение понятия «искусственный интеллект». Это - «комплекс технологических решений, позволяющий имитировать когнитивные функции человека (включая самообучение и поиск решений без заранее заданного алгоритма) и получать при выполнении конкретных задач результаты, сопоставимые, как минимум, с результатами интеллектуальной деятельности человека. Комплекс технологических решений включает в себя информационно-коммуникационную инфраструктуру, программное обеспечение, процессы и сервисы по обработке данных и поиску решений» [1].
Созданы беспилотные авиационные системы для выполнения практически всех видов работ исследовательского и прикладного характера на планете Земля и за её пределами. Так, успешно проведены испытательные полёты беспилотного вертолёта Ingenuity NASA над поверхностью Марса в апреле 2021 года [4]. Китайская Компания EHang создала бесплотное аэротакси EHang 216 (длина и ширина - 5,6 м, высота - 1,8 м, крейсерская скорость - 130 км/ч, дальность полета - 16 км, перевозка двух пассажиров или 260 кг груза). С 2020 года EHang 216 совершает экскурсионные полеты в городском округе Чжаоцин. В Японии предполагается использовать подобные аппараты во время стихийных бедствий и в случае повреждения дорог. Поэтому EHang 216 совершает учебные полеты в открытом воздушном пространстве Японии [5].
Беспилотные летательные аппараты являются востребованными во всём мире, что связано с их преимуществами перед пилотируемой авиацией для решения многих задач [6]. По оценкам аналитиков Adroit Market Research, стоимость мирового рынка беспилотников в 2018 году составила 13,2 млрд. долларов. Ожидается, что к 2025 году она превысит 144 млрд. долларов со среднегодовым темпом роста более 40 % [7].
В предыдущих наших статьях [8-10] отмечено, что в Российской Федерации созданы и продолжают создаваться БАС различных типов и назначения; определено широкое поле для применения гражданских беспилотных летательных аппаратов в научных исследованиях и хозяйственной деятельности, особенно в Арктической зоне РФ (труднодоступном регионе, в котором отсутствует круглогодичное наземное сообщение, а единственным всесезонным видом транспорта является авиация); показано, что технические возможности беспилотной техники могут обеспечить решение поставленных задач, а широкому использованию беспилотных летательных аппаратов препятствует отсутствие нормативно-правовой базы, регулирующей использование БПЛА; представлена перспектива интеграции беспилотных воздушных судов в единое воздушное пространство Российской Федерации.
Известно, с философской точки зрения, что любое развитие в научной, технической или общественной сфере происходит по спирали с выходом на более высокий уровень на следующем витке спирали (на следующей «ступеньке»). Такой «ступенькой» в развитии беспилотных авиационных систем и является искусственный интеллект. Искусственный интеллект характеризует способность машин, умеющих выполнять сложные задачи, и включает такие категории как рассуждение, решение проблем, планирование, изучение, понимание и чтение человеческих языков [11].
Публикации в научной литературе по искусственному интеллекту (например, по ИИ БПЛА [12-19]) многочисленные, и их количество ежегодно увеличивается. Обычно (так устроено в мире) самые лучшие достижения в науке и технике реализуются в первую очередь в военной отрасли. Не стали исключением и беспилотные авиационные системы с искусственным интеллектом.
Цель настоящей работы - представить современное состояние по использованию искусственного интеллекта в беспилотных авиационных системах различного типа и назначения в качестве отправной точки для дальнейшего развития гражданских беспилотных летательных аппаратов с искусственным интеллектом.
В США создание беспилотных летательных аппаратов с искусственным интеллектом осуществляется по программе Skyborg [20]. В рамках данной программы разрабатывается искусственный интеллект для управления боевыми беспилотными летательными аппаратами. Беспилотник будет обладать полноценным ИИ, что обеспечит ему возможность в бою решать разные задачи, приспосабливаясь к изменяющейся обстановке [21].
Программа Skyborg реализуется сразу в нескольких направлениях, включая создание дронов. Искусственный интеллект будет прокладывать оптимальный курс, обеспечивать автономные взлет и посадку беспилотника. Вначале действие программы Skyborg испытают на беспилотном летательном аппарате, затем предполагается внедрение в пилотируемые истребители, в которых она будет действовать в качестве «виртуального второго пилота» [22]. Прототип «мозга» беспилотного ведомого успешно испытали в полёте на тактическом беспилотнике UTAR-22 компании Kratos [23]. Испытаны в групповом полёте БПЛА с искусственным интеллектом авиаконцерна Boeing, которые самостоятельно провели разведку и классифицировали обнаруженные цели. Полученными данными беспилотники обменивались друг с другом, с наземной техникой и оператором [24]. Результатом работы по программе Skyborg «должны стать летательные роботы, управляемые искусственным интеллектом» [20], они поступят на вооружение в 2023 году Ожидается, что стоимость БПЛА программы Skyborg будет существенно меньше стоимости боевых самолетов [23].
Новые БПЛА с искусственным интеллектом по концепции Skyborg будут выполнять задачи по разведке и при необходимости наносить удары по воздушным или наземным целям. Беспилотники будут действовать совместно в качестве ведомых с истребителями пятого поколения F-35, с которых будет осуществляться управление [25]. Дроны должны обнаруживать РЛС противника, а истребители будут лететь с отключенными радарами обнаружения наземных целей, получая всю необходимую информацию от БПЛА в режиме реального времени [22]. В дополнение к разведке в качестве основных областей применения искусственного интеллекта в БПЛА рассматривают анализ и оценку обстановки, наблюдение и распознавание. Использование ИИ при этом существенно повысит возможности систем боевого управления [26].
В США прошла демонстрация БПЛА с искусственным интеллектом ExynAI, с помощью которого беспилотники могут самостоятельно ориентироваться в пространстве на незнакомой местности и в необычных условиях (в пещере). При скорости до 2 м/с компьютер сканирует окружающее пространство и в реальном времени составляет трехмерную карту местности (до 16 млн м3) [27].
В Великобритании при создании авиационных систем с искусственным интеллектом рассматривается вариант, когда решение о применении оружия остаётся за человеком. Разрабатывается беспилотник больших размеров (при испытании сбросил на цель 500-килограммовую бомбу) для ударов по наземным целям [28]. Разрабатываемый для армии БПЛА (рабочий индекс i9 [29]) представляет собой автономный мультикоптер ограниченных размеров с собственным стрелковым оружием и развитыми средствами управления. Информация о противнике, полученная при помощи ИИ и технического зрения, передаётся оператору, который принимает решение об открытии огня. В Великобритании разрабатывают беспилотник с искусственным интеллектом для боевых действий в замкнутых помещениях [30].
По заявлению Главы Министерства вооруженных сил Франции Флоранс Парли: «Франция планирует более активно использовать искусственный интеллект в своих военных системах, но пока не собирается наделять машины способностью самостоятельно принимать решения об устранении целей». Опубликованной информации о беспилотных летательных аппаратах нет [31].
В Федеративной Республике Германии интенсивно проводятся работы по искусственному интеллекту (страна - лидер в Европе в сфере ИИ). Исследовательские университеты (юго-запад ФРГ, Cyber Valley) и ведущие компании создают всё более совершенные образцы техники в сегменте науки и промышленности. Армия Германии оснащена современными БАС, основная область их применения - разведка. Эту задачу успешно решают обычные БПЛА, поэтому «интеллектуальные» БПЛА пока не разрабатываются. Такой вывод напрашивается при обзоре литературы, хотя подобная информация, возможно, и не публикуется [32, 33].
В Китайской Народной Республике развитие искусственного интеллекта является стратегическим приоритетом. Китайская промышленность лидирует среди мировых разработок в области ИИ. Китай стремится к мировому лидерству в сфере ИИ [34]. Руководство КНР определило развитие ИИ одной из главных движущих сил для подъема экономики. По прогнозу за период с 2020 по 2025 год в КНР отмечается существенное увеличение рынка ИИ, однако темпы его прироста снижаются. Технологическое и экономическое противостояние КНР и США усиливается, в том числе и за мировое первенство в сфере искусственного интеллекта [35, 36]. В Китае разработали дрон-смертник. Снабжённый взрывчатым веществом он может летать над полем боя и охотиться за целями. Проведено испытание одновременного действия «роя» таких беспилотников [37].
В Японии не хотят уступать конкурентам (США, КНР) по искусственному интеллекту, включая военную область. Японские Силы Самообороны к 2024 году получат истребитель-дрон. Дальнейшим развитием этих разработок будет создание истребителя-дрона по технологии стелс на базе истребителя Mitsubishi x-2 (ATD-X) Shinshin. Такие интеллектуальные аппараты придут на смену устаревшим истребителям Mitsubishi F-2 в 2035 году [38]. Компания АВС разрабатывает БАС вертолетного типа с искусственным интеллектом: SH-350 и SH-450 (максимальная взлетная масса 350 и 450 кг соответственно, полёт до 7 ч, груз до 100 кг) [39]. Японская Sony Corporation планирует создать дроны с искусственным интеллектом для видеосъемки [40].
В Турции разрабатываются и производятся БПЛА с искусственным интеллектом, которые находятся на вооружении армии и силовых структур. Только Генеральное управление безопасности Турции имеет 80 беспилотников с программным обеспечением с применением ИИ [41]. Турецкие беспилотники доказали свою эффективность в военных конфликтах (Нагорный Карабах, Ливия). В частности, БПЛА с искусственным интеллектом KARGU-2 выследил и убил бойца армии Ливии без команды оператора [42]. В Турции успешно испытали дрон-камикадзе Alpagu с ИИ [43]. Турецкий производитель разрабатывает палубный беспилотный истребитель для будущего корабля TCG Anadolu [44].
В Израиле работы по созданию БПЛА были начаты в начале семидесятых годов XX века и успешно продолжаются в настоящее время на новом уровне - с использованием в авиационных системах искусственного интеллекта. В этой области работает большое число компаний. В армии Израиля БПЛА объединены в сеть и управляются искусственным интеллектом (раньше у каждого беспилотника был свой оператор). Оператор необходим для выдачи команд и указания направлений действия сразу для всей эскадрильи. За выполнение боевой задачи отвечает ИИ. Даже, если часть группы будет уничтожена, задание будет выполнено [45]. Израиль первым в мире в боевых условиях применил группу беспилотников, управляемую искусственным интеллектом [46].
В Российской Федерации искусственный интеллект применяется и в дальнейшем будет широко применяться во всех сферах хозяйственной и общественной деятельности от экономики и до беспилотных летательных аппаратов. Президент Российской Федерации Путин В. В. на конференции по искусственному интеллекту «подчеркнул, что Россия не должна отставать от других стран по разработке и использованию искусственного интеллекта, призвал ускорить цифровую трансформацию и поручил создать единую госсистему биометрических данных» [47].
В России созданы БЛПА различного типа и назначения с искусственным интеллектом, их масса колеблется от нескольких килограммов до многих тонн. Для краткости рассмотрим два: бес-пилотник ZALA 421-16E5G и «Альтиус». Беспилотный летательный аппарат ZALA 421-16E5G - первый в мире аппарат самолётного типа и безаэродромного базирования с гибридной силовой установкой (электромотор и двигатель внутреннего сгорания) [48]. «Альтиус»
- тяжелый разведывательно-ударный беспилотник дальнего радиуса действия. Может работать автономно без участия оператора, а также самостоятельно взаимодействовать с истребителем пятого поколения Су-57 [49].
Таким образом, даже этот небольшой обзор литературных данных свидетельствует о высоком уровне использования искусственного интеллекта в беспилотных авиационных системах различных типов. Задача перед российскими учёными, инженерами, конструкторами, технологами промышленных предприятий, оттолкнувшись от этой ступени, создать беспилотные летательные аппараты с искусственным интеллектом нового поколения ко времени решения проблемы нормативно-правовой базы по использованию БПЛА. Коренным образом изменится характер региональных авиационных перевозок. В модельном ряду региональных воздушных судов наряду с пилотируемыми самолётами достойное место займут беспилотные летательные аппараты с искусственным интеллектом.
Литература:
1. Указ Президента Российской Федерации от 10 октября 2019г. №490 «О развитии искусственного интеллекта в Российской Федерации» [Электронный ресурс] - URL: https: // garant.ru>products/ipo/ prime/doc/72738946/
2. Полищук, Н.В. Цифровая экономика: тренды и риски /Н.В. Полищук// Транспортное дело России. - 2021. - № 4. - С. 44-46.
3. Паспорт федерального проекта «Искусственный интеллект» национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации» (приложение № 3 к протоколу президиума Правительственной комиссии по цифровому развитию, использованию информационных технологий для улучшения качества жизни и условий ведения предпринимательской деятельности от 27.08.2020 № 17) [Электронный ресурс] - URL: https: // sudact.ru>Законодательство>.. ,-proekta-iskusstvennyi...
4. Беспилотный вертолёт Ingenuity NASA. Из трансляции NASA. РИА Новости, 19.04.2021 [Электронный ресурс] - URL: https:// ria. ru/20210419/vertolet-1728932779.html
5. Международная деловая площадка «Беспилотная авиация - 2021» [Электронный ресурс] - URL: https:// aviacenter. events>unmanned_aviation_2021/
6. Классификация БПЛА и системы их интеллектуального управления. [Электронный ресурс] - URL: https://docplayer.ru/45282221-Klassifikaciya-bpla-i-sistemy-ih-intellektualnogo-upravleniya.html
7. Искусственный интеллект в беспилотных технологиях [Электронный ресурс] - URL: https://aircargonews.ru/2019/12/05/ iskusstvennyj-intellekt-v-bespilotnyh-tehnologijah.html
8. Матюха, С. В. Беспилотные авиационные системы в региональных перевозках /С. В. Матюха // Транспортное дело России.
- 2021. - № 1. - С. 100-102.
9. Матюха, С. В. Анализ перспективы использования беспилотных летательных аппаратов в авиаперевозках / С. В. Матюха // Транспортное дело России. - 2021. - № 3. - С. 26-27.
10. Матюха, С. В. Возможные сферы использования беспилотных летательных аппаратов в Арктической зоне Российской Федерации / С. В. Матюха // Транспортное дело России. - 2021. - № 5. - С. 96-98.
11. Дроны и Искусственный Интеллект (ИИ) [Электронный ресурс] - URL: https: // russiandrone.ru>.. .drony-i-iskusstvennyy-intellekt.
12. Мелехин, В. Б. Планирование поведения интеллектуального беспилотного летательного аппарата в неопределенной среде. Часть
I. Структура и применение фрейм-микропрограмм поведения / В. Б. Мелехин, М. В. Хачумов // Искусственный интеллект и принятие решений. - 2018. - № 2. - С. 73-83.
13. Мелехин, В. Б. Планирование поведения интеллектуального беспилотного летательного аппарата в неопределенной среде. Часть
II. Структура и применение фрейм-операций / В. Б. Мелехин, М. В. Хачумов // Искусственный интеллект и принятие решений. - 2018.
- № 3. - С. 46-56.
14. Гарбук, С. В. Интеллектуальные автоматизированные средства тематической обработки информации в системах безопасности / С. В. Гарбук // Искусственный интеллект и принятие решений. -2017. - № 1. - С. 59-68.
15. Хачумов, М. В. Планирование и моделирование траектории движения летательного аппарата в сложных условиях / М. В. Хачу-мов // Искусственный интеллект и принятие решений. - 2018. - № 1. - С. 3-11.
16. Мелехин, В. Б. Пополнение знаний автономного беспилотного квадрокоптера-манипулятора в неопределенной проблемной среде / В. Б. Мелехин, М. В. Хачумов // Искусственный интеллект и принятие решений. - 2019. - № 2. - С. 72-83.
17. Гаврилов, Д. А. Автоматизированная переработка визуальной информации с помощью технологий искусственный интеллекта / Д. А. Гаврилов, Д.А. Ловцов // Искусственный интеллект и принятие решений. - 2020. - № 4. - С. 33-46.
18. Гриценко, А. Е. Проблемные вопросы реализации искусственный интеллекта в комплексах с беспилотными летательными аппаратами / А. Е. Гриценко, С. И. Слинин, В. И. Рубинов // Военно-космические силы. Теория и практика. - 2019. - № 12. - С. 126-134.
19. Долгов, Е. Н. Искусственный интеллект для управления летательными аппаратами / Е. Н. Долгов, А. А. Сорокин // Молодой ученый. - 2021. - № 16. [Электронный ресурс] - URL: https: //moluch. ги>Научный журнал>358/80126
20. ВВС США работает над беспилотником с элементами... [Электронный ресурс] - URL: https: // habr.com>ru/company/ madrobots/blog/445116/
21. Самолеты поведут в бой роботы. Программа Skyborg [Электронный ресурс] - URL: https: // topwar.ru>175662-samolety-povedut-v-boj-roboty...
22. Представлено видео ВВС США о программе Skyborg для... [Электронный ресурс] - URL: https: // topwar.ru>.. .drive.. .video-vvs-ssha.. .bespilotnikov.html
23. Прототип «мозга» беспилотного ведомого испытали... [Электронный ресурс] - URL: https: // nplus1.ru>news/2021/05/06/ Skyborg
24. Boeing испытал группу беспилотников с искусственным... [Электронный ресурс] - URL: https: // unian.net>.. .bespilotnikov-s... intellektom-novosti.
25. США разрабатывают боевые дроны с искусственным... [Электронный ресурс] - URL: https: // zen.yandex.ru>...ssha...s-iskusstvennym-intellektom-...
26. Применение элементов искусственного интеллекта... [Электронный ресурс] - URL: https: // catu.su>analytics.. .bespilotnykh-letatelnykh.. .vs-ssha
27. В США показали работу дронов с продвинутым... [Электронный ресурс] - URL: https: // mposters.m>Политика>.. .-intellektom
28. «Верный ведомый»: Британия создает дрон для... [Электронный ресурс] - URL: https: // bbc.com>russian/news-55808926
29. Проект i9. Автономный боевой беспилотник для......
[Электронный ресурс] - URL: https: // topwar.ru>175846-proekt-i9-avtonomnyj-boevoj.. .dlja...
30. Британцы создали дрон с двумя дробовиками... [Электронный ресурс] - URL: https: // PopMech.ru>weapon/news-627383... dvumya-drobovikami.
31. Искусственный интеллект внедрят во французские... [Электронный ресурс] - URL: https: // letknow.news >news/franciya-gotova-ispolzovat-ii-v.
32. Исследования в сфере искусственного интеллекта... [Электронный ресурс] - URL: https: // dwih-moskau.org >.. .iskusstvennyj-intellekt.. .germanii...
33. РСМД: Бундесвер в борьбе за ударные беспилотники [Электронный ресурс] - URL: https: // russiancouncil.ru>Аналитика и комментарию.. ,/bundesver-v-borbe-za...
34. Искусственный интеллект в Китае. BRICS, 17.05.21 [Электронный ресурс] - URL: https: // tvbrics.com>bricslife/iskusstvennyy-intellekt-v.
35. Решетникова, М. С. Тенденции развития технологий искусственного интеллекта в КНР/ М. С. Решетникова, И. А. Пугачева, Ю. Д. Лукина // Вопросы инновационной экономики. - 2021. - Т. 11. - № 1. - С. 333-350.
36. Струкова, П. Э. Искусственный интеллект в Китае: современное состояние отрасли и тенденции развития / П. Э. Струкова // Вестник Санкт-Петербургского университета. Востоковедение и африканистика. - 2020. - Т. 12. - Вып. 4. - С. 588-606.
37. Китай практикует запуск «роя» дронов-смертников... / Хабр [Электронный ресурс] - URL: https: // habr.com>ru/post/527580/
38. Японский истребитель-дрон к 2024 году, кто конкуренты [Электронный ресурс] - URL: https: // zen.yandex.ru>Яндекс. Дзен>.. .-k-2024-godu-kto...
39. Оператор беспилотников «Аэромакс». [Электронный ресурс] - URL: https: // interfax.ru>russia/820625
40. Дроны с искусственным интеллектом от Sony [Электронный ресурс] - URL: https: // style.rbc.m>Репост>...
41. Вооружение, которое изменит мир: Эволюция боевых ударных беспилотников [Электронный ресурс] - URL: https: // Актуальные Новости 29.05.2021.
42. Впервые вооруженный беспилотник KARGU-2 выследил и ликвидировал человека [Электронный ресурс] - URL: https: // Kadara.ru 31.05.2021.
43. В Турции испытали дрон-камикадзе с ИИ [Электронный ресурс] - URL: https: // ИА Красная Весна 18.06.2021.
44. Турецкий производитель дронов занялся беспилотными истребителями [Электронный ресурс] - URL: https: // Московский комсомолец 06.04.2021.
45. Умный рой летит в бой - Бизнес - Коммерсантъ [Электронный
ресурс] - URL: https: // коттегеап1т>Телекоммуникации>Умный рой летит в бой.
46. Боевые беспилотники под управлением искусственного... [Электронный ресурс] - URL: https: // pnktv.news>.. .news... bespilotnikov_pod.. .iskusstvennogo...
47. Путин выступил на конференции по искусственному интеллекту [Электронный ресурс] - URL: https: // Российская газета - Федеральный выпуск, № 258 (8609), 15.11.2021.
48. Новейший российский беспилотник с гибридным... -ТАСС [Электронный ресурс] - URL: https: // tass.ru>Армия и ОПК>11153275
49. «Альтиус». Тяжёлый российский беспилотник... [Электронный ресурс] - URL: https: // topwar.m>169438...rossijskij...s... intellektom.html
