Объединение человека и машины может стать будущим дронов в оборонной промышленности — Дроноагрегатор

Объединение человека и машины может стать будущим дронов в оборонной промышленности

С самого начала войны комбатанты искали способы расширить этот охват, удаляясь все дальше и дальше от поля боя. Расстояние может означать разницу между жизнью и смертью для солдата, матроса, летчика, морского пехотинца или охранника.

Роботы расширяют возможности и возможности человека.

По этой причине Министерство обороны США (DoD) приняло концепцию взаимодействия человека и машины (HMT) и продолжает инвестировать в многодоменные автономные платформы, включая дроны, для помощи бойцам. Эти дроны должны быть безопасными, надежными, совместимыми и, в идеале, перспективными. Эти требования распространяются на все компоненты, включая операционную систему (ОС) и автопилот. Две компании, разрабатывающие новое поколение БПЛА, соответствующих требованиям NDAA, XTEND и ModalAI, объединились, чтобы предоставить необходимые элементы для обеспечения надежного и безопасного взаимодействия человека и машины нового уровня на поле боя.

Проектирование для успеха

Автономные дроны играют значительную роль в современных конфликтах. На расстоянии дроны обеспечивают разведку, наблюдение и рекогносцировку (ISR) для солдат, передавая важную информацию о местонахождении противника, будь то за холмом или в отдаленной пещере. Они дополняют своих людей-операторов, доставляя критически важные грузы в опасные места (например, кровь на передовую), обнаруживая опасности (например, скрытые мины) и быстро пополняя запасы подразделений. В правильных сценариях дроны могут выполнять миссии по спасению жизней.

Эти системы работают по четким повторяемым правилам, основанным на однозначных данных зондирования. В соответствии с действующей политикой Министерства обороны США, человек удаленно проводит их через жизненный цикл оперативной задачи. Это гарантирует, что командиры и операторы смогут применять соответствующий уровень человеческого суждения в любой конкретной миссии. Это требует, чтобы военные организации ответственно проектировали и разрабатывали, а также развертывали и использовали передовые технологические возможности.

Ответственное проектирование включает в себя обеспечение безопасности, надежности и эффективности таких систем во избежание непредвиденных последствий. Это требует включения соответствующих мер безопасности и участия людей для снижения рисков серьезных сбоев или инцидентов.

В результате, по прогнозам экспертов , крупнейшие исследования и разработки Министерства обороны будут направлены на улучшение HMT и машинного интеллекта. Но эффективная HMT — это нечто большее, чем просто автоматизированная платформа; речь идет обо всей системе.

Целое и его части

Что касается гражданской сферы, в правилах использования дронов проводится различие между беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) и беспилотными авиационными системами (БАС). Согласно этим правилам , БПЛА «означает самолет, эксплуатируемый без возможности прямого вмешательства человека изнутри или на борту самолета». Малый БПЛА включает в себя не только сам БПЛА, но и «связанные с ним элементы (включая линии связи и компоненты, управляющие малым беспилотным летательным аппаратом), которые необходимы для безопасной и эффективной работы…»

Таким образом, HMT — это нечто большее, чем просто предоставление человеку подходящей машины. Речь идет о компонентах внутри и на этой машине и о том, как люди взаимодействуют с ними. Совершенно новая научно-исследовательская дисциплина возникла вокруг концепции системного взаимодействия человека и робота (HRI). Его основные направления, имеющие отношение к военным автономным системам, включают, среди прочего, то, как люди и машины общаются.

В машинах операционные системы (ОС) обеспечивают ключ к этому общению и эффективному HMT. ОС управляет всеми другими приложениями и программами на компьютере и позволяет приложениям взаимодействовать с аппаратным обеспечением компьютера через назначенный программный интерфейс приложения (API). ОС управляет аппаратными ресурсами (например, процессором, памятью); запускает приложения, позволяющие пользователю бездействовать, и предоставляет пользовательский интерфейс, обычно графический пользовательский интерфейс (GUI), через который пользователь взаимодействует с компьютером.

Для дронов и роботов в игру вступают несколько других критически важных систем, таких как основной автопилот и бортовой компьютер-компаньон, который объединяет контроллер полета, центральный процессор, видеокодер, графический процессор, блок нейронной обработки (NPU) и электронные контроллеры скорости (ESC).

Для решения текущих задач проектирования Blue UAS Framework подразделения оборонных инноваций (DIU) обеспечивает тип безопасных, надежных и надежных компонентов, которые требуются Министерству обороны для своих дронов. DIU внедряет готовые коммерческие системы (COTS) через свой очищенный список и, как часть своего Foundry, взаимодействует с компаниями для модификации своих технологий в соответствии со стандартами Министерства обороны. В рамках этих усилий DIU сопоставляет готовые к использованию компоненты небольших дронов с системами из своего разрешенного списка. Наличие «синего» компонента, интегрированного в вашу систему, увеличивает шансы на успешное трудоустройство в каналах Министерства обороны.

Две компании по производству автономных дронов, XTEND , создатели иммерсивной операционной системы XTEND (XOS), и ModalAI , калифорнийский стартап, чьи автопилоты семейства VOXL® , объединили усилия, чтобы вывести HMT на новый уровень.

Выигрышная комбинация

Соучредители XTEND, Авив Шапира (генеральный директор) и Руби Лиани (технический директор), основанные в 2018 году, изначально планировали разработать игру смешанной реальности с дронами. Лиани ранее основала израильскую лигу гонок на дронах, а Шапира привнес значительный опыт в сфере дополненной и виртуальной реальности (AR/VR).

Соучредители обнаружили, что их вариант использования дронов в игре можно применить и в оборонной промышленности. В короткие сроки они заключили контракт с Армией обороны Израиля на поставку революционных автономных машинных систем, управляемых человеком, которые позволят любому оператору выполнять чрезвычайно точные маневры и действия в любых условиях с минимальной подготовкой.

Всего за пять лет штат XTEND вырос до более чем 100 сотрудников в офисах в США и Сингапуре, а также штаб-квартире и научно-исследовательском центре в Израиле. Компания производит три модели уникальных управляемых человеком беспилотных систем, которые были произведены в 1000-х годах: дрон для борьбы с БПЛА Griffon (первое предложение), Wolverine — многоцелевая рабочая лошадка, которая может быть оснащена клешней или другими инструментами, связанный с ним легкий уличный дрон Wolverine ISR и микротактический дрон XTENDER ISR, который может работать в труднодоступных местах с отсутствием GPS. Ключевой продукт компании, XOS, используется во всех ее дронах.

XOS обеспечивает единое ядро ​​для всех этих платформ, предлагая расширенные возможности, в том числе:

  • AR GFX SDK — позволяет добавлять 3D-графику дополненной реальности в реальном времени из различных внешних источников данных через SKYLORD™API | SDK
  • Надежная архитектура ОС. Обеспечивает интеграцию с несколькими воздушными и невоздушными платформами с минимальной конфигурацией.
  • Распределенная ОС. Обеспечивает интеграцию с несколькими воздушными и невоздушными платформами с минимальной конфигурацией.
  • API динамической полезной нагрузки — позволяет добавлять физические полезные нагрузки с различными конфигурациями и возможностью подключения к данным, чтобы превратить платформы SKYLORD™ в наборы инструментов с неограниченными возможностями для различных ситуаций.
  • Объединение динамических датчиков на основе машинного обучения — запатентованное объединение датчиков на основе машинного обучения, которое позволяет дронам SKYLORD™ работать с высокой пространственной точностью в сложных динамических средах в условиях переменного освещения.

XOS работает вместе с автономными дронами XTEND и управляет процессом от человека, его решением миссии и окончательными действиями. Один оператор может использовать все эти дроны вместе и переключаться между ними. Например, солдаты использовали Wolverine, чтобы поднести к двери дрон XTENDER.

По словам Шапиры, «XTEND пытается расширить возможности людей, предоставляя роботов, которые могут действовать автономно в опасных для жизни ситуациях». Он продолжил: «Эти инструменты позволяют пользователям выполнять более сложные задачи, сочетая человеческое усмотрение и автономию машины. В случае военного использования вы можете отправить для выполнения задачи дрон вместо человека. Это спасает жизни».

XTEND искала вычислительную платформу, достаточно мощную и безопасную, чтобы быть достойной их экосистемы продуктов, управляемых человеком. Они обнаружили ModalAI и автопилот компании VOXL 2 благодаря связям с DIU.

ModalAI анонсировала свой VOXL 2, обладающий большими вычислительными возможностями искусственного интеллекта (ИИ), чем любой другой аналогичный продукт в мире. DIU частично профинансировал разработку VOXL 2 для расширения отечественных возможностей автопилота в рамках своей Blue UAS Framework 2.0 .

При весе всего 16 грамм и работе на платформе Qualcomm® Flight RB5 5G, VOXL 2 объединяет контроллер полета PX4 в реальном времени, современный процессор, видеокодер, графический процессор и блок нейронной обработки (NPU) с открытым VOXL SDK ModalAI.

VOXL SDK поставляется с автономными функциями, необходимыми для безопасного и надежного управления BVLOS и обхода препятствий. Включенное в комплект программное обеспечение для картографирования и планирования прокладывает маршрут по заданной желаемой траектории, картирует и обходит препятствия для достижения наилучшего пути. Предотвращение столкновений устанавливает параметр минимально допустимой дистанции подхода. Эта технология обеспечивает надежную поддержку полетов за пределами прямой видимости (BVLOS) на основе 4G/5G.

Лиани вспоминает: «В XTEND мы сосредоточены на программном обеспечении. Мы не знали, как свести аппаратное обеспечение дрона к автопилоту 16g. С помощью Raspberry Pi нам нужно создать несущую плату; с Jetson нам нужно создать драйверы. VOXL предоставил нам все необходимое, включая камеры, потому что ModalAI разработал его так, чтобы его можно было просто вставить в дрон. Это идеально подошло».

Другие соображения, которые XTEND учитывал, участвуя в этом партнерстве, включали в себя то, что VOXL 2 соответствует требованиям NDAA, имеет правильный размер, вес и мощность (SWaP), предварительно интегрированные алгоритмы и возможности без GPS, специально разработанные для дронов, и может легко интегрируется в продукты XTEND. Также учитывались усилия компании по поддержке и связям с общественностью. ModalAI предоставляет своим пользователям активный форум .

Чад Свит, генеральный директор ModalAI, объяснил: «Аппаратное обеспечение — это сложно. В ModalAI мы уже сделали за вас сложную работу. Мы тщательно спроектировали автономные возможности в небольшом пакете, который готов к интеграции с вашим программным обеспечением. Это может сократить время разработки вдвое».

Повышение производительности

Теперь, когда XOS от XTEND работает на VOXL 2, он может обрабатывать беспрецедентный объем встроенной обработки. Это обеспечивает локализацию, навигацию без использования GPS и скопление дронов XTEND. И наоборот, поскольку XOS совместим с VOXL, другие OEM-производители, которые уже входят в экосистему ModalAI, могут добавить XOS в свои автопарки.

Такое сочетание лучших в своем классе компонентов не только сокращает время обучения операторов, но и снижает входной барьер для любой организации, которая хочет использовать автономные дроны в опасных условиях… и вывести взаимодействие человека и машины на более высокий уровень.

По словам Лиани: «Взаимодействие между человеком и машиной очень важно. С помощью XOS от XTEND и VOXL 2 от ModalAI вы можете поставить человека в курс дела и позволить машине выполнять опасную работу. С точки зрения производительности результирующее уравнение: 1+1=3».