Klausyk NNP.LT
Lietuvos skaitytojui tai svarbi pasaulinė gynybos technologijų kryptis: orlaivyje įdiegtas dirbtinis intelektas gali atlikti dalį stebėjimo užduočių net tuomet, kai ryšys su antžemine stotimi yra ribotas ar jo visai nėra. Rugsėjo 30 d. pristatyta JAV bendrovės „Overwatch Imaging“ sistema ASO („Automated Sensor Operator“) skirta autonomiškai valdyti orlaiviuose naudojamus žvalgybos, stebėjimo ir žvalgybos jutiklius, angliškai vadinamus ISR. Esminis pokytis – operatoriui nebereikia nuolat ranka sukioti kameros, sekti vaizdo ir tuo pat metu ieškoti galimų objektų. Šią rutininę darbo dalį sistema perima pačioje platformoje, o žmogus išlaiko teisę bet kuriuo metu priimti sprendimą ir perimti valdymą.
Apdorojimas persikelia į patį orlaivį
ASO veikimo pagrindas yra kraštinis duomenų apdorojimas, arba „edge processing“. Tai reiškia, kad vaizdo ir jutiklių duomenys vertinami ne nutolusiame serveryje ir ne vien antžeminėje valdymo stotyje, bet tiesiog orlaivyje. Tokiu būdu objekto aptikimas, klasifikavimas ir kartografavimas gali vykti vietoje, nelaukiant, kol didelės apimties tiesioginis vaizdas bus perduotas ryšio kanalu. Rugsėjo 30 d. paskelbtoje informacijoje apie ASO pabrėžiama, kad sprendimas nepriklauso nuo antžeminės įrangos ar duomenų perdavimo kanalo. Žvalgybos misijoje tai keičia darbo seką: pirmiausia gaunamas apdorotas rezultatas, o ne vien nepertraukiamas vaizdo srautas, kurį žmogus turėtų išanalizuoti pats.
Toks principas aktualus ne tik karinėse operacijose. Civilinėje stebėsenoje orlaivis gali būti pasitelkiamas teritorijos apžvalgai, paieškos darbams ar infrastruktūros būklės vertinimui, kur ryšio kokybė skirtingose vietose nėra vienoda. Kai duomenų analizė vyksta platformoje, užduoties atlikimas mažiau susiejamas su nuolatiniu ryšio pralaidumu. Tai nereiškia, kad ryšio kanalas tampa nereikalingas: jis gali būti svarbus rezultatams perduoti ir misijai koordinuoti. Vis dėlto ASO modelis keičia prioritetą – sprendimui reikalinga analizė atliekama ten, kur surenkami duomenys, o ne atidedama iki perdavimo į kitą sistemą.
Trys automatizuotos TCPED ciklo dalys
„Overwatch Imaging“ sprendimas automatizuoja tris svarbias TCPED ciklo dalis: duomenų rinkimą, jų apdorojimą bei panaudojimą ir rezultatų platinimą. TCPED santrumpa apibūdina užduoties skyrimo, duomenų surinkimo, apdorojimo, panaudojimo ir platinimo grandinę. ASO neprisiima visos šios grandinės be žmogaus, tačiau perima tris jos operacines dalis, kuriose įprastai daugiausia laiko atima kameros valdymas ir stebimos medžiagos vertinimas. Palyginti su vien rankiniu darbu, sistema gali atlikti pasikartojančias paieškos užduotis nuosekliai visos misijos metu, o operatorius gali susitelkti į prioritetų nustatymą, rezultatų patikrinimą ir sprendimus, kuriems būtinas žmogaus vertinimas.
Šio pokyčio reikšmė labiausiai atsiskleidžia ilgose ISR misijose. Žmogaus operatorius, valdydamas elektrooptinę ar infraraudonųjų spindulių kamerą, turi stebėti kryptį, priartinimą, vaizdo kokybę, galimus objektus ir misijos nurodymus. ASO gali vykdyti sisteminius paieškos modelius, pati nukreipti kamerą bei keisti priartinimą. Vietoj nuolatinio rankinio manipuliavimo operatorius gauna galimybę prižiūrėti automatizuotą procesą. Toks veikimo būdas nėra žmogaus pakeitimas, nes galutinė kontrolė lieka misijos įgulai, tačiau jis mažina pasikartojančių veiksmų apimtį ir gali spartinti laiką nuo aptikimo iki informacijos panaudojimo.
Kamera gali būti susieta su laivų ir antžeminių taikinių duomenimis
ASO funkcijos apima ne vien kameros pasukimą ar optinį priartinimą. Sistema gali susieti surenkamus duomenis su AIS ir GMTI sekimo priemonėmis. AIS yra laivų identifikavimo sistema, o GMTI naudojama judantiems antžeminiams taikiniams sekti. Šios dvi duomenų rūšys reiškia skirtingą veiklos aplinką: AIS aktuali jūroje, kur svarbu sieti optinį vaizdą su laivo identifikavimo informacija, o GMTI orientuota į judėjimą ant žemės. Vienoje orlaivio platformoje sujungus optinį stebėjimą ir tokį kontekstą, kamera gali būti naudojama kryptingiau nei vien operatoriui savarankiškai ieškant galimų objektų plačiame vaizde.
Automatinis paieškos modelis taip pat nereiškia, kad jutiklis veikia be ribų ar misijos logikos. Sistema vykdo jai pavestą užduotį, o operatorius gali bet kurią akimirką išjungti autonominį režimą ir perimti tiesioginį rankinį jutiklio valdymą. Ši galimybė svarbi, kai pasikeičia užduoties prioritetas, reikia greitai patikrinti konkretų objektą arba žmogus nusprendžia, kad automatinei sekai būtina papildoma priežiūra. Taigi ASO įdiegtas kaip pagalbinė automatizavimo priemonė, o ne kaip negrįžtamai savarankiškas valdymo sluoksnis. Būtent tokia žmogaus ir automatikos sąveika leidžia derinti greitį su operatoriaus atsakomybe.
Suderinamumas su plačiai naudojamomis optinėmis sistemomis
Technologijos praktinę reikšmę lemia ir jos suderinamumas su esama įranga. ASO integruota su „Teledyne FLIR 380“, keturiais „L3Harris WESCAM“ modeliais – MX-10, MX-15, MX-20 ir MX-25 – taip pat su „Trakka TC-300“ bei „Trillium Engineering“ pakabomis. Šis sąrašas apima kelias pagrindines EO/IR, arba elektrooptinių ir infraraudonųjų spindulių, jutiklių šeimas. Užuot reikalavusi visiškai naujos optinės sistemos, automatizavimo programa gali būti diegiama kartu su jau rinkoje esančiais sprendimais. Tai svarbus skirtumas tarp vien laboratorinio prototipo ir technologijos, kurią galima pritaikyti skirtingos paskirties orlaivių bei jutiklių konfigūracijose.
EO/IR sistemų vaidmuo ISR užduotyse yra dvejopas. Elektrooptinė kamera suteikia įprastą vaizdą, o infraraudonųjų spindulių jutiklis gali pateikti kitokį vaizdo sluoksnį, reikalingą tam tikromis stebėjimo sąlygomis. ASO pateikiama kaip jų valdymo ir duomenų apdorojimo sluoksnis: jis siekia automatizuoti, kur nukreipiamas jutiklis, kaip vykdoma paieška ir kaip apdorojama gauta informacija. Integracija su skirtingais modeliais ypač svarbi dėl to, kad misijose naudojama nevienoda įranga. Vienas sprendimas, gebantis veikti su keliomis optinių sistemų šeimomis, gali sumažinti poreikį kiekvienai kamerai kurti atskirą darbo eigą.
TRL 9 rodo bandymą realioje aplinkoje
Bendrovė nurodo, kad ASO pasiekė TRL 9 – aukščiausią technologinės parengties lygį. TRL, arba „Technology Readiness Level“, skalė naudojama technologijos brandai įvertinti, o devintas jos lygis reiškia, kad sprendimas yra visiškai patikrintas realiomis operacinėmis sąlygomis. Tai skiriasi nuo ankstyvos idėjos, laboratorinio bandymo ar demonstracijos, vykdomos kontroliuojamoje aplinkoje. TRL 9 savaime neatsako į visus klausimus apie konkrečių naudotojų diegimo apimtį, bet nurodo, kad technologija perėjo visą brandos kelią iki veikimo praktinėse sąlygose. Tokia būsena ypač reikšminga ISR sistemoms, kurios turi veikti judančioje platformoje ir kintančios aplinkos sąlygomis.
Aukštas parengties lygis taip pat dera su anksčiau minėtu suderinamumu su keliomis rinkoje naudojamomis optinėmis sistemomis. Kuo daugiau atskirų dalių turi veikti kartu – kamera, pakaba, apdorojimo programinė įranga, objekto atpažinimas ir operatoriaus valdymo sąsaja – tuo svarbesnis tampa veikimas ne vien izoliuotame teste. ASO atveju pagrindinė nauda siejama su tuo, kad automatizavimas veikia šalia įprastų EO/IR jutiklių. Žvalgybos operacijose tai leidžia pereiti nuo vien nuolatinio vaizdo transliavimo prie struktūruotesnio užduočių vykdymo, kuriame sistema aptinka, klasifikuoja ir kartografuoja duomenis tiesiog orlaivyje.
Vokietijos laive – du DI procesoriai
Rugsėjo 30 d. Vokietijoje pristatytas nepilotuojamas jūrų laivas „Seavex“ rodo tą pačią platesnę technologinę kryptį – sprendimų perkėlimą arčiau jutiklių. Laive panaudoti du „Nvidia Jetson Orin AGX“ procesoriai, skirti kraštiniam dirbtinio intelekto apdorojimui ir objektų atpažinimui pačiame laive. Skaičius čia svarbus: du procesoriai leidžia matyti, kad DI apdorojimas tokiose platformose nebėra vien papildoma funkcija, vykdoma nutolusiame centre. Jūrų aplinkoje ryšio sąlygos, atstumai ir duomenų kiekiai gali riboti nuolatinio perdavimo galimybes, todėl vietinis objektų atpažinimas atitinka tą patį veikimo principą kaip ASO orlaivyje. Apie „Seavex“ techninę konfigūraciją skelbia „Naval Technology“.
„Seavex“ ir ASO nėra ta pati sistema ir veikia skirtingose platformose – vienas jūroje, kita orlaiviuose. Tačiau abiem atvejais vertinama galimybė jutiklio duomenis analizuoti ten, kur jie surenkami. Orlaivyje tai padeda automatizuoti EO/IR kameros darbo eigą, o jūrų laive – naudoti DI objektams atpažinti. Palyginimas atskleidžia platesnį autonominių sistemų poreikį: technologija turi atlikti bent dalį užduoties ir tuomet, kai duomenų perdavimas į nutolusį centrą nėra pagrindinė ar vienintelė jos veikimo sąlyga. Toks modelis svarbus tiek didelių atstumų, tiek dinamiškų misijų aplinkoje.
Kanados pavyzdys – veikimas be GPS
Dar vienas krypties pavyzdys pasirodė diena anksčiau. Rugsėjo 29 d. Kanados gynybos technologijų įmonė „Juno Industries“ pristatė kraštutinių jutiklių sprendimą „GUARDIAN SYSTEM“, galintį apdoroti situacijos duomenis lauke visiškai be GPS ryšio. Tai svarbi paralelė ASO sistemai, nes abi technologijos mažina priklausomybę nuo išorinių paslaugų: vienu atveju nuo duomenų perdavimo kanalo ir antžeminės infrastruktūros, kitu – nuo GPS ryšio. GPS nepriklausomumas nėra ASO paskelbta funkcija, todėl šių sistemų negalima tapatinti. Vis dėlto jos rodo bendrą autonominių jutiklių raidą, kur svarbiausi apdorojimo veiksmai atliekami vietoje. Apie Kanados sprendimo pristatymą pranešė „Newsfile“.
Ryšio ir padėties nustatymo nepriklausomybės poreikis ypač aiškiai išryškina skirtumą tarp autonomijos ir nuotolinio valdymo. Nuotoliniu būdu valdoma platforma gali būti labai pajėgi, bet jos veikimas dažnai tiesiogiai priklauso nuo perduodamų komandų ir duomenų. Kraštinis apdorojimas leidžia iš anksto apibrėžtas funkcijas atlikti pačioje platformoje. ASO atveju tai yra jutiklio paieškos modeliai, kameros nukreipimas, priartinimas ir duomenų susiejimas su AIS arba GMTI. Operatorius lieka sprendimų grandinėje, tačiau jam nebereikia kiekvieną techninį veiksmą atlikti ranka per ryšio kanalą.
Rinka iki 2034 metų vertinama 43,2 mlrd. dolerių
Autonominių sistemų technologinė kryptis sutampa su rinkos prognozėmis. Analitikų vertinimu, iki 2034 m. pasaulinė nepilotuojamų antžeminių ir autonominių sistemų rinka gali pasiekti maždaug 43,2 mlrd. JAV dolerių. Šis skaičius apima platesnę sritį nei vien orlaiviuose montuojamos EO/IR kameros ar jūrų laivų procesoriai, tačiau jis paaiškina, kodėl įmonės daug dėmesio skiria vietiniam DI apdorojimui, jutiklių integracijai ir automatizuotoms darbo eigoms. Rinkos plėtrą siejant su ASO svarbiausia ne pati prognozė, o poreikis skirtingoms platformoms atlikti daugiau užduočių savarankiškai, išlaikant žmogaus galimybę kontroliuoti kritinius veiksmus.
„Overwatch Imaging“ ASO pristato konkretų šios krypties pritaikymą: vietoj vien tik ranka valdomos kameros siūloma sistema, automatizuojanti duomenų rinkimą, apdorojimą bei rezultatų paskirstymą, susieta su plačiai naudojamais EO/IR sprendimais ir pasiekusi TRL 9 brandos lygį. Kartu rugsėjo 29–30 d. pateikti Kanados ir Vokietijos pavyzdžiai rodo, kad autonominėse sistemose vis dažniau vertinamas gebėjimas apdoroti informaciją pačioje platformoje. Lietuvos ir kitų valstybių technologijų rinkoms tai reiškia aiškią tendenciją: vis didesnę vertę kuria ne vien jutiklis ar skraidanti platforma, bet ir jos gebėjimas greitai, patikimai bei kontroliuojamai paversti surinktus duomenis veiksminga informacija.
Šaltiniai
- Integrating Autonomous Sensor Control with Real-Time Edge Processing – Unmanned Systems Technology
- Seavex Unmanned Surface Vehicle, Germany – Naval Technology
- Juno Industries Unveils GUARDIAN SYSTEM™ and LOGAN PLATFORM
- Integrating Autonomous Sensor Control with Real-Time Edge Processing – Unmanned Systems Technology
