Все чаще в средствах массовой информации встречаются сообщения об авиационных катастрофах. Причины могут быть разными, но, как показывает статистика, более 58 % крушений происходят по вине человеческого фактора. Поэтому все чаще конструкторам гражданской и военной авиации предлагается интеллектуализировать и компьютеризировать самолеты для облегчения работы пилота и предоставления ему возможности более свободно и точно выполнять поставленные задачи. Способны ли компьютеры справляться с задачами, возложенными на летчиков, и как скоро мы сможем летать без участия пилота? Об этом в своем докладе «Перспективы интеллектуализации современных авиационных комплексов» на заседании Президиума РАН рассуждал академик Желтов Сергей Юрьевич.
Современные конструкторы, проектируя самолеты для решения тех или иных задач, обращают внимание на важнейшие ключевые требования ко всей авиации – безопасности (как пилота, так и пассажира), экологичности, возможности сокращения потребления топлива. Достижения современной науки и техники позволяют создавать такие самолеты, которые могут не только помогать пилоту во время полета, но и взять на себя некоторые его функции. Сложность состоит в том, что с каждым годом таких функций должно становиться все больше, так как перед авиацией ставится все больше серьезных и сложных задач. Современные самолеты должны выполнять огромное количество важных функций, и их выполнение всегда должно проходить абсолютно безошибочно. Для этого необходимо создавать специальное программное обеспечение, алгоритмы действий, на разработку которых уходит немалое количество времени. Именно поэтому, считает докладчик, перед тем, как начинать проектировать самолет и размышлять о интеллектуализации борта, необходимо четко определить, для чего это нужно и для выполнения каких задач.
Есть несколько перспективных направлений развития интеллектуализации, которые действительно отвечают реальным требованиям современной авиации. Первое – развитие ситуационной осведомленности. Конструкторы пытаются создать для самолетов особое видение, позволяющее четко видеть те объекты, которые зачастую или вообще недоступны человеческому глазу. Это важно как для гражданской, так и для военной авиации. В случае с первой, такое видение поможет проектировать различные траектории полета и уже по усмотрению пилота выбирать наиболее удобные и безопасные. В случае со второй, подобное видение позволит прогнозировать возникновение на пути самолета различных опасных объектов или опасных сочетаний факторов с учетом плана полета (траектории ВС). Экипаж благодаря такому прогнозу сумеет выиграть время и как можно быстрее принять соответствующие меры. Уже сейчас разрабатывается система predicted controlling – прогнозирование опасных ситуаций не в лабораторных условиях, а на практике. Решение задач в такой системе проходит в реальном времени и в реальной обстановке. Ситуационная осведомленность, достигнутая благодаря улучшенному зрению, будет непрерывно поставлять экипажу точный, достоверный и целостный образ окружающей обстановки. На основе этих данных бортовые компьютеры смогут предложить пилоту и всему экипажу ряд рекомендаций по выходу из особых ситуаций, снижению их опасности и предотвращения.
Синтезированное и интегрированное видение самолетов помогут пилоту и при посадке, или, если говорить о военной авиации, предложат варианты облета препятствий, строя различные траектории облета. Обнаружение таких траекторий и опасных объектов будет происходить на базе глубоких конволюционных нейронных сетей, что современные конструкторы называют superhuman recognition, делая акцент на том, что обычному человеку такое прогнозирование и распознавание не под силу. Именно поэтому такое направление интеллектуализации перспективно, так как пока бортовые компьютеры рисуют траектории, пилот может выполнять совершенно другие, не менее важные задачи. Тем не менее, решающее слово все равно остается за пилотом.
О самих пилотах, кстати, конструкторы тоже не забыли. Специально для них разрабатывается и тестируется система «помощи летчику». Это сложнейшие алгоритмы, выполняемые огромными системами на борту и способные находить различные решения тем или иным задачам во время полета и предлагать их пилоту. Здесь есть два пути развития событий – либо решающее слово, опять же, остается за летчиком, либо он может «самоустраниться», а дальнейшее управление на себя берет автопилот, продолжая при этом самостоятельно решать и те задачи, которые до этого выполнялись самим пилотом.
Перспективно развивать интеллектуализацию и для решения задач управления летательным аппаратом. Конструкторами активно проектируются модели управления 4D-траекторией полета. Такое видение позволит более точно и детально отслеживать поведение самолетов, которых с каждым годом становится все больше, и для каждого из них необходимо индивидуальное управление. 4D-траектории существенно облегчили бы управление самолетом, который всегда должен следовать четко своему расписанию: самолет всегда должен прибывать в назначенное время и назначенное место с точностью до 5 секунд. Если он задерживается, то появляется срочная необходимость уведомления и перераспределения этих же времени и места между следующими за ним самолетами, идущими на посадку. Если этого не сделать, могут возникнуть серьезные аварии. Но с подобным управлением выполнение этих задач можно облегчить и тем самым уменьшить риск возможных катастроф.
Не менее важной для решения проблемой при управлении самолетами являются и погодные условия – их необходимо обязательно учитывать и уделять им должное внимание. Сейчас конструкторами предлагаются много вариантов построения процедур взлета и набора высоты со сведением к минимуму воздействия шума на земле, а также оптимизации летно-технических характеристик полета с учетом всех ограничений в рамках расширенной модели атмосферы (многоэшелонного ветра или очень высокой температуры).
Одним из наиболее интересных направлений докладчик считает так называемое «самоочувствление» авиации – создание человеко-машинного интерфейса. Комплексные аппаратные системы управления в кабине самолета заменяются на огромные тачскрины, благодаря которым управление самолетом будет происходить без единого рычага, только при помощи рук летчика. Но конструкторы не ограничиваются только его руками: идет серьезный поиск правильного адаптируемого информационно-управляющего поля. Так, например, уже сейчас используется голосовое управление – пилоту нужно лишь произнести команду, и она будет выполнена бортовыми компьютерами и электроникой. Это значительно облегчает работу летчика и экономит его время, так как ему не нужно выполнять лишних действий руками. Более того, сейчас мы можем уже говорить и об управлении «взглядом», а также тактильном управлении самолетом. Эти компьютеры также способны учитывать и психофизическое состояние пилота – если вдруг ему становится плохо или он не способен дальше вести самолет, система способна это распознать и взять управление или часть задач на себя, позволив пилоту не беспокоиться об исходе полета.
Отвечая на один из главнейших вопросов гражданской авиации, когда же наконец мы будем летать без пилотов, Желтов ответил точно: не раньше 2040 года. Но, по мнению докладчика, если бы такая возможность была у нас сейчас, то мало кто согласился бы на беспилотный полет. От летчика зависит многое и всегда самое важное: каким бы интеллектуально развитым и компьютеризированным не был летательный аппарат, решающее слово именно за пилотом. Во многих опасных ситуациях именно благодаря опыту и верным решениям пилота удавалось избежать серьезных аварий и катастроф. Поэтому, внедряя компьютерные и интеллектуальные технологии не только в авиацию, но и во все сферы нашей жизни, нужно точно понимать, в чем причины этого внедрения и для чего они нужны. Без веских на то причин развивать самолет с точки зрения интеллектуализации не так необходимо, как с точки зрения безопасности.
На заседании Президиума также обсуждались вопросы:
- Об отчете о выполнении государственного задания федеральным государственным бюджетным учреждением «Уральское отделение Российской академии наук» за 2016 год
- О согласовании кандидатуры академика РАН Устинова Владимира Васильевича на должность главного редактора журнала «Физика металлов и металловедение» РАН сроком на пять лет
- О присуждении золотой медали имени Г.Ф. Морозова 2017 года академику РАН Сергею Анатольевичу Родину за серию работ по лесовосстановлению и защитному лесоразведению. Выдвинут президиумом Российского общества лесоводов. Академик РАН Родин С.А. внес существенный вклад в развитие теории и практики российского лесоводства. Сергей Анатольевич обосновал систему эколого-ресурсосберегающих технологий и технических средств выращивания посадочного материала и создания лесных культур в целях восстановления вырубленных, погибших и сгоревших лесов, а также для защитного лесоразведения и мелиорации ландшафтов в степной и лесостепной зонах европейской и западно-европейской частях Российской Федерации.
