هل ستحوّل الطائرات ذاتية القيادة السماء؟

• منشور

فوق حقل برسيم في وادي سان خواكين بكاليفورنيا، تحلق طائرة صغيرة لرش المحاصيل على ارتفاع مخيف قريب من الأرض. غير أن الخطر على البشر ضئيل، إذ إن الطائرة بلا طيار.

"يمكننا في الواقع الطيران على ارتفاع أقل مما يستطيعه طيار بشري"، يقول روس ماروتزكي، بينما تنزلق الطائرة فوق المحصول.

ويضيف أن الطيران على ارتفاع منخفض يعني انجرافاً أقل للرش وبالتالي حاجة لمواد كيميائية أقل مما هو الحال في الرش الجوي التقليدي بطيار بشري.

الطائرة بلا طيار تابعة لشركة Pyka، حيث يعمل ماروتزكي مهندس اختبار طيران.

تتخذ الشركة الناشئة مقراً لها في حظيرة طائرات مُحوّلة من الحرب العالمية الثانية تطل على خليج سان فرانسيسكو، وتصنع طائرات ذاتية القيادة بدون قمرة قيادة، مصممة إما لرش المحاصيل أو توصيل البضائع.

وهي من بين مجموعة صغيرة من الشركات التي تتسابق لإدخال الطائرات ذاتية القيادة ثابتة الجناح في الخدمة التجارية.

استحوذت سيارات الأجرة الجوية الحضرية الطائرة، المعروفة باسم طائرات الإقلاع والنزول العمودي الكهربائية (eVTOL)، على الكثير من الاهتمام حول الطيران الذاتي.

لكن هناك سباقاً أهدأ جارٍ أيضاً لنشر طائرات ذاتية القيادة، أولاً لأعمال مثل رش المحاصيل وتوصيل البضائع – وفي نهاية المطاف، كما يأمل العديد من صانعيها، لنقل الركاب أيضاً.

"تشغيل ركاب على نطاق واسع وشامل هو الكأس المقدسة"، يقول مايكل نورسيا، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة Pyka، الذي يتصور أسطولاً كبيراً من طائرات Pyka بسعة حافلة صغيرة ينقل الركاب صعوداً ونزولاً على الساحلين الشرقي والغربي للولايات المتحدة.

"هناك فرصة جيدة لأن نصل إلى تلك النقطة قبل صناعة eVTOL."

أتيت إلى أحد مواقع اختبار رش المحاصيل التابعة لشركة Pyka، على بعد نحو 80 كم (50 ميلاً) شرق مصنع الشركة ويمكن الوصول إليه عبر طريق ترابي وعر.

اليوم، يحاول ماروتزكي وزميل له تجربة تحديث برمجي على طائرة عرض توضيحية.

هناك نحو اثنتي عشرة طائرة من Pyka بالفعل في البرازيل حيث تُستخدم لرش محاصيل مثل القطن وفول الصويا، وهو عمل كان يُنفذ سابقاً بواسطة طيارين بشريين.

طائرة رش المحاصيل تعمل بالكهرباء بالكامل، وبطاريتها في المقدمة. يمكنها الطيران لنحو 35 دقيقة وتحمل حتى 300 لتر من سائل الرش في خزان في منتصفها.

تُسمى طائرات Pyka أحياناً طائرات درون كبيرة، لكن يبدو أن هذا وصف أقل من الواقع: جميعها تمتد أجنحتها 11.5 متراً.

داخل حاوية شحن بجانب الحقل، يحدد المهندسون على الحاسوب المنطقة التي يريدون من الطائرة رشها. ثم يخطط البرنامج للطريق، مع مراعاة العوائق مثل خطوط الكهرباء القريبة التي تم رسم خرائطها مسبقاً.

الإقلاع، على مدرج بجانب الحقل، يتم بسلاسة. بعد نحو 15 دقيقة، وبعد أن استشعرت الطائرة أن سائل الرش منخفض – الماء لأغراض اليوم – تهبط ذاتياً لإعادة تعبئة يدوية وتبديل بطارية تجريبي. ثم تحلق مجدداً لاستئناف الرش بالضبط من حيث توقفت.

الطيران الذاتي يختلف عن الطيار الآلي.

الطيار الآلي يساعد، على غرار مثبت السرعة ووظائف البقاء في المسار في السيارة.

تهدف الأنظمة الذاتية إلى التعامل مع الرحلة بأكملها، بما في ذلك الإقلاع والنزول، بتدخل بشري ضئيل أو معدوم، باستخدام خوارزميات لمعالجة بيانات المستشعرات والتحكم في الطائرة.

كانت الطائرات ذاتية القيادة أبطأ في الظهور من السيارات ذاتية القيادة، رغم أنها تعمل في بيئة تُعتبر عموماً أكثر تنبؤاً وهيكلية.

ويرجع ذلك جزئياً إلى أن شركات التكنولوجيا الكبرى "ضاعفت" استثماراتها في السيارات، وضخت أموالاً طائلة في التكنولوجيا، وفقاً لما يقوله مايكل كوتشندورفر، الخبير في أمان الاستقلالية الجوية في جامعة ستانفورد.

لكنه يرجع أيضاً إلى أن الطائرات تخضع لمعايير أمان أكثر صرامة من السيارات، مما يضع عتبة أعلى بكثير للنشر.

"العواقب المترتبة على الحوادث الجوية يمكن أن تكون وخيمة للغاية"، يقول كوتشندورفر.

ساعد الاهتمام العسكري في دفع التكنولوجيا. لدى العديد من الشركات عقود دفاعية لعرض وتجربة أنظمتها، غالباً بعوائق تنظيمية أقل من الجانب المدني، وبعضها يزود بالفعل عملاء عسكريين خارجيين.

في الولايات المتحدة، أكبر طائرة ذاتية القيادة ثابتة الجناح معتمدة للاستخدام المدني التجاري حتى الآن هي طائرة رش المحاصيل من Pyka، التي حصلت على الترخيص العام الماضي.

رغم أن العمليات تقتصر على بيئة زراعية محددة بدقة وتتطلب مشغلاً أرضياً ومراقباً بصرياً. وكانت حصلت في وقت سابق على موافقة مماثلة في البرازيل، حيث تكون القواعد أكثر تساهلاً.

تهدف Pyka إلى زيادة الإنتاج من نحو عشرين طائرة سنوياً حالياً إلى 1000 بحلول 2030. تباع كل طائرة بمبلغ 550,000 دولار، مع تدريب العملاء على تشغيلها.

لم تعتمد المملكة المتحدة بعد أي عمليات طويلة الأجل من هذا القبيل، رغم أن الشركة البريطانية Windracers تسعى للحصول على إذن لإطلاق خدمة شحن ذاتية في شتلاند وأوركني. طائراتها، المصممة لنقل البضائع إلى المناطق النائية، تنفذ أيضاً مهمات في أوكرانيا.

"ستكون أول خدمة شحن جوي ثقيل بالطائرة الدرون في المملكة المتحدة على الأرجح وربما في أي مكان"، يقول ستيفن رايت، مؤسس Windracers ورئيس مجلس إدارتها.

يقول المؤيدون إن الطائرات ذاتية القيادة يمكن أن تعالج نقص الطيارين، وتُبعد الأشخاص عن الأعمال الخطرة مثل رش المحاصيل، وتحسن الكفاءة – على سبيل المثال، بالسماح للطائرات بحمل المزيد من البضائع – وتخفض التكاليف إذا تمكن مشغل واحد من الإشراف على طائرات كثيرة.

كما يجادلون بأن الأتمتة يمكن أن تجعل الطيران أكثر أماناً، مشيرين إلى انخفاض الحوادث في الماضي مع إدخال أنظمة أكثر أتمتة.

تظل مجموعات الطيارين حذرة.

تصف جمعية طياري الخطوط الجوية الأمريكية (ALPA) إزالة الطيارين بأنها "مقامرة خطيرة بالأمان وخطوة أبعد من اللازم".

تقول الجمعية الوطنية الأمريكية للطيران الزراعي، التي تمثل طياري رش المحاصيل، إن الطائرات الصغيرة بدون طاقم قد يصعب على طياريها رؤيتها. وتضيف أن البطائرات المأهولة يمكنها رش مساحة أكبر بكثير وبشكل أسرع.

تبني Pyka وWindracers طائرات من الصفر، مجادلتين بأن هذا يسمح بتصميم الاستقلالية منذ البداية وتخصيص الطائرة للعمل.

يقوم آخرون بتعديل طائرات أكبر موجودة بالفعل.

تدعمها ذراع الاستثمار في بوينغ، تختبر شركة Reliable Robotics الأمريكية حالياً نظامها على طائرة Cessna 208B Grand Caravan، وهي طائرة شحن بطيار واحد يمكنها حمل نحو 1360 كغ من الحمولة لمئات الكيلومترات.

يقول روز روز، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي للشركة، إن التعديل على طائرات معتمدة يتيح للشركة التركيز حصرياً على إثبات أمان النظام الذاتي بدلاً من الاضطرار أيضاً للحصول على موافقة على طائرة جديدة.

شركة Merlin Labs، الأمريكية أيضاً، تعمل على التدرج عبر طائرات عسكرية أكبر حجماً بشكل تدريجي، وتطبق الآن نظامها على طائرة النقل العسكرية Lockheed Martin C-130J ذات الطيارين، مع طائرات شحن تجارية متعددة الطاقم في المرتبة التالية.

"إنه دماغ استقلالية مشترك يمكنه الانتقال بين طائرات مختلفة"، يوضح مات جورج، مؤسس Merlin ورئيسه التنفيذي.

تختلف الشركات أيضاً في نهجها تجاه الذكاء الاصطناعي (AI).

تتجنب Reliable الذكاء الاصطناعي تماماً، مجادلة بأنه سيعقد عملية الاعتماد.

في المقابل، تتخذ Merlin نهجاً أكثر تركيزاً على الذكاء الاصطناعي بكثير.

يظهر الانقسام في ما يُسمى أنظمة الكشف والتجنب.

أحد أكبر تحديات الطيران الذاتي هو محاكاة قدرة الطيار على رصد الطائرات والعوائق الأخرى والمناورة بأمان حولها، وليس هناك هامش يُذكر للخطأ.

مع عدم وجود حل مثالي بعد، تضيف الشركات أنظمة مستشعرات مختلفة فضلاً عن مضاعفة تلك التي تأتي معيارية بالفعل لتوفير دعم إضافي.

أضافت Reliable رادار جو-جو متطلع للأمام لاكتشاف الطائرات الأخرى على بعد أكثر من ثمانية كيلومترات، مع برنامج يتبع قواعد ثابتة ليقرر كيف يجب أن تستجيب الطائرة.

يقول روز إنه "أفضل من مقلتي عيني الطيار".

في المقابل، تستخدم Merlin كاميرات مدعومة بالذكاء الاصطناعي لاكتشاف الأشياء وتصنيفها.

استخدمت Pyka ليدار منذ البداية لاكتشاف الأشجار والمركبات والطيور الكبيرة والتضاريس. لكن مداه قصير، لذا تخطط الشركة أيضاً لإضافة كاميرات مدعومة بالذكاء الاصطناعي، وهو أول استخدام حقيقي للذكاء الاصطناعي على متنها.

يقول نورسيا: "بالنسبة لأشياء كثيرة لا حاجة لاستخدام الذكاء الاصطناعي... لكن بالنسبة لمعرفة أن ست بكسلات في المسافة هي طائرة مقابل مجرد لطخة، فهو المجال المثالي".

معضلة الذكاء الاصطناعي تمتد أيضاً إلى التواصل مع مراقبة الحركة الجوية.

في المجال الجوي المشترك، يجب أن تكون الطائرات قادرة على استقبال وفهم والاستجابة لتعليمات الراديو، عادة من مراقبة الحركة الجوية.

حل Reliable هو وجود طيار عن بُعد على الأرض، مدرب بالكامل مبدئياً، للتعامل مع الاتصالات واتخاذ القرارات الحاسمة المتعلقة بالأمان.

تخطط Merlin لاستخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي، المدرب على آلاف الساعات من التسجيلات، لتفسير التعليمات والاستجابة بنفسها.

يقول جورج: "مشكلتنا أصعب... لكننا نريد المضي أبعد من القيادة عن بُعد".

تخطط Merlin لتقليل الطيارين على مراحل، من اثنين إلى واحد وفي النهاية لا أحد.

تقول Pyka، وفقاً لنورسيا، إنها راضية عن ترك الآخرين "يشقون الطريق" في إيجاد أفضل طريقة للعمل في المجال الجوي المشترك.

في غضون ذلك، حتى لو ظل نقل الركاب ذاتياً بالكامل بعيد المنال، يتوقع كثيرون أن التكنولوجيا الرائدة ستتسلل ببطء إلى الطيران التجاري، مما قد يجعل الطيران بطيار أكثر أماناً.

وتلاحظ ALPA، جمعية الطيارين الأمريكية، أن ذلك سيكون تطوراً مرحباً به.