Η έκθεσή του Science & Tech Spotlight διερευνά τις τεχνολογίες σμήνους drones, οι οποίες χρησιμοποιούν αλγόριθμους και τοπικούς αισθητήρες για να συντονίσουν τα drones με ελάχιστη ανθρώπινη παρέμβαση. Τα σμήνη θα μπορούσαν να κυμαίνονται από μερικά drones έως πιθανώς χιλιάδες. Η πρόοδος στην τεχνητή νοημοσύνη και τα εξαρτήματα των drones έχουν καταστήσει δυνατά τα σμήνη - ακόμα κι αν περιορίζονται σε απλούστερες αποστολές, όπως οι εναέριες επιδείξεις φωτός προς το παρόν.
Καθώς η τεχνολογία βελτιώνεται, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την καταπολέμηση των πυρκαγιών, την ανίχνευση ασθενειών των καλλιεργειών και πολλά άλλα. Ωστόσο, εγείρει επίσης ανησυχίες σχετικά με την ασφάλεια, την ιδιωτικότητα και την ασφάλεια στον κυβερνοχώρο. Για παράδειγμα, ένας χάκερ θα μπορούσε να ανακατευθύνει ένα σμήνος drone για κακόβουλους σκοπούς.
Γιατί αυτό έχει σημασία
Οι τεχνολογίες σμήνος drones επιτρέπουν σε ομάδες drones να συντονίζονται μεταξύ τους, συχνά χωρίς άμεσο ανθρώπινο έλεγχο. Οι πιθανές εφαρμογές πολιτών περιλαμβάνουν την καταπολέμηση των πυρκαγιών και την εύρεση αγνοουμένων. Απαιτούνται όμως πρόοδοι στους υπολογιστές και στην επικοινωνία για την υλοποίηση αυτών των εφαρμογών και η τεχνολογία μπορεί να εγείρει ανησυχίες για την ασφάλεια, την ασφάλεια στον κυβερνοχώρο και το απόρρητο.
Η τεχνολογία
Τι είναι αυτό? Τα drones είναι εναέρια οχήματα χωρίς πλήρωμα που κυμαίνονται σε μέγεθος από μια ίντσα έως άνοιγμα φτερών άνω των 130 ποδιών. Οι τεχνολογίες σμήνος drones συντονίζουν τουλάχιστον τρία έως και χιλιάδες drones για να εκτελούν αποστολές συνεργατικά με περιορισμένη ανάγκη για ανθρώπινη προσοχή και έλεγχο. Για παράδειγμα, ένα εναέριο σμήνος drone θα μπορούσε ενδεχομένως να βοηθήσει στον έλεγχο μιας δασικής πυρκαγιάς, στην εκτίμηση των ζημιών, στην εύρεση σημείων πρόσβασης και στην καταστολή της πυρκαγιάς ρίχνοντας πυροσβεστικά υγρά πάνω της - όλα με ελάχιστη ανθρώπινη κατεύθυνση. Τα σμήνη drone μπορεί να είναι πιο αποτελεσματικά και ισχυρά για ορισμένες εφαρμογές από τα μεμονωμένα drones, επειδή τα σμήνη μπορούν να ολοκληρώσουν μια ποικιλία εργασιών παράλληλα χωρίς ανθρώπινη επίβλεψη. Και μπορούν να συνεχίσουν να λειτουργούν εάν μεμονωμένα drones γίνουν ανενεργά.
Πώς λειτουργεί; Τα σμήνη drones ενσωματώνουν προηγμένους αλγόριθμους υπολογιστών με τοπικές τεχνολογίες ανίχνευσης και επικοινωνίας για να συγχρονίσουν πολλά drones για την επίτευξη ενός στόχου.
Τα σμήνη drone μπορούν να χρησιμοποιήσουν διάφορες μεθόδους διοίκησης και ελέγχου, συμπεριλαμβανομένων προπρογραμματισμένων αποστολών με συγκεκριμένες προκαθορισμένες διαδρομές πτήσης, κεντρικού ελέγχου από επίγειο σταθμό ή μεμονωμένο drone ελέγχου ή κατανεμημένου ελέγχου όπου τα drones επικοινωνούν και συνεργάζονται με βάση κοινές πληροφορίες. Πιο προηγμένες μέθοδοι ελέγχου περιλαμβάνουν νοημοσύνη σμήνους, εμπνευσμένη από τις συλλογικές συμπεριφορές αποικιών εντόμων και κοπαδιών πουλιών, καθώς και τεχνικές τεχνητής νοημοσύνης που διδάσκουν τα σμήνη drone να ανταποκρίνονται σε νέες ή απροσδόκητες καταστάσεις.
Πόσο ώριμο είναι; Οι τεχνολογίες και οι αλγόριθμοι σμήνους drone έχουν γίνει πιο ώριμοι τα τελευταία χρόνια. Οι εξελίξεις στην τεχνητή νοημοσύνη και τη μηχανική μάθηση έχουν βελτιώσει τη λήψη αποφάσεων και την αποφυγή εμποδίων. Οι τεχνολογίες επικοινωνιών υψηλής ταχύτητας, όπως τα δίκτυα 5G και 6G, έχουν βελτιώσει την κοινή χρήση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο μεταξύ των συσκευών. Άλλες εξελίξεις περιλαμβάνουν ενεργειακά αποδοτικά εξαρτήματα, όπως ελαφρύτερα υλικά και ενεργειακά αποδοτικούς κινητήρες, καθώς και προηγμένες τεχνολογίες ανίχνευσης για χαρτογράφηση περιβάλλοντος. Επιπλέον, υπάρχουν τώρα κάμερες υψηλής ανάλυσης και αισθητήρες υπερύθρων για επιτήρηση, αναγνώριση και έρευνα και διάσωση.
Παρά αυτές τις προόδους, η χρήση σμήνος drone παραμένει περιορισμένη λόγω μιας σειράς προκλήσεων. Οι περισσότερες τρέχουσες εφαρμογές σμήνος drone εξακολουθούν να είναι σχετικά απλές. Για παράδειγμα, οι ενδείξεις εναέριου φωτός πραγματοποιούνται με προσχεδιασμένες κινήσεις. Καθήκοντα όπως η παρακολούθηση και ο προσδιορισμός των θέσεων πολλαπλών drones σε μη ελεγχόμενα περιβάλλοντα εξακολουθούν να αποτελούν σημαντική πρόκληση για τις τεχνολογίες σμήνους drone. Οι καιρικές συνθήκες σε καταστάσεις διαχείρισης έκτακτης ανάγκης όπως οι τυφώνες ή οι πυρκαγιές θα μπορούσαν να επιδεινώσουν αυτές τις προκλήσεις.
Ευκαιρίες
Οι τρέχουσες και οι πιθανές εφαρμογές των τεχνολογιών σμήνους drone για μη στρατιωτικούς σκοπούς περιλαμβάνουν:
Γεωργία: Οι τεχνολογίες σμήνος κηφήνων θα μπορούσαν να φυτέψουν σπόρους, να εντοπίσουν κρούσματα ασθενειών επιτηρώντας μεγάλες εκτάσεις και να αναπτύξουν θεραπείες όπως λιπάσματα στις καλλιέργειες.
Διαχείριση έκτακτης ανάγκης: Οι ανταποκριτές θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν σμήνη drone για να βρουν αγνοούμενους και να παρέχουν επείγουσα περίθαλψη και προμήθειες κατά τη διάρκεια φυσικών καταστροφών.
Τα σμήνη drone θα μπορούσαν επίσης να βοηθήσουν τους πυροσβέστες να παρακολουθούν και να ελέγχουν την εξάπλωση των πυρκαγιών και να συλλέγουν πληροφορίες σχετικά με ζημιές, σημεία πρόσβασης και άλλα.
Ψυχαγωγία: Οι διοργανωτές εκδηλώσεων έχουν χρησιμοποιήσει σμήνη drone για ψυχαγωγία ως εναλλακτική λύση στα πυροτεχνήματα. Κάτι τέτοιο μπορεί να μετριάσει τα συντρίμμια, τη ρύπανση, τις πυρκαγιές και τις ενοχλήσεις σε ζώα και ανθρώπους.
Ασφάλεια και ασφάλεια: Τα σμήνη drones μπορούν να λειτουργήσουν με ελάχιστη ανθρώπινη παρέμβαση, αλλά η ανθρώπινη παρέμβαση με συστήματα ελέγχου μπορεί να είναι απαραίτητη για ευαίσθητες αποστολές, όπως αυτές που θα μπορούσαν να θέσουν τους ανθρώπους σε κίνδυνο. Ο ομοσπονδιακός νόμος απαγορεύει τη λειτουργία σμήνους drone σε απαγορευμένες περιοχές ή για παράνομες ή άθλιες δραστηριότητες όπως κατασκοπεία, κυβερνοεπιθέσεις ή ανάπτυξη αυτοσχέδιων εκρηκτικών μηχανισμών. Οι χειριστές πρέπει να λάβουν απαλλαγή για να λειτουργήσουν ένα σμήνος drone, καθώς οι τρέχοντες κανονισμοί δεν επιτρέπουν σε ένα άτομο να χειρίζεται περισσότερα από ένα drone ταυτόχρονα.
Απόρρητο και ασφάλεια στον κυβερνοχώρο: Τα σμήνη drone συλλέγουν πληροφορίες για το περιβάλλον τους, επομένως πρέπει να υπάρχουν πρωτόκολλα για προστασία από τη συλλογή και αποθήκευση ορισμένων πληροφοριών, όπως φωτογραφίες, βίντεο ή ηχογραφήσεις ατόμων. Τα μέτρα κυβερνοασφάλειας θα μπορούσαν να βοηθήσουν να διασφαλιστεί ότι τα drones δεν θα παραβιαστούν ή θα παραβιαστούν από κακούς παράγοντες και δεν θα χρησιμοποιηθούν για κακόβουλους σκοπούς.
Τεχνικές εξελίξεις: Ορισμένες εφαρμογές απαιτούν σμίκρυνση του υλικού, όπως αισθητήρες, καθώς και βελτιωμένη υπολογιστική ισχύ. Οι εξελίξεις στους αλγόριθμους θα μπορούσαν να προσομοιώσουν καλύτερα τη συμπεριφορά του σμήνους και να βελτιώσουν τη συνδεσιμότητα, τις επικοινωνίες και τη λήψη αποφάσεων μεταξύ των drones.
Πλαίσιο πολιτικής και ερωτήσεις
Ποιες ενέργειες θα μπορούσαν να ληφθούν για να διασφαλιστεί ότι οι τεχνολογίες σμήνους drone λειτουργούν με ασφάλεια;
Ποιες απειλές μπορεί να προκύψουν από τη χρήση τεχνολογιών σμήνους drone για παράνομες δραστηριότητες και πώς μπορούν να μετριαστούν;
Ποια πρότυπα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ή να αναπτυχθούν για να διασφαλιστεί (1) το απόρρητο των πληροφοριών που θα μπορούσαν να συλλεχθούν από drones και (2) οι κατάλληλες προστασίες στον κυβερνοχώρο;
Πώς θα μπορούσαν οι ερευνητικές πρωτοβουλίες να αντιμετωπίσουν βασικές τεχνικές προκλήσεις και να προωθήσουν υψηλής αξίας, ασφαλείς και ηθικές εφαρμογές για σμήνη drone;
Της πλήρες μελέτες μπορείτε να της διαβάσετε εδώ:
https://www.gao.gov/products/gao-23-106930
Σχόλιο Γεωργίου Δικαίου: στην Κίνα ξεκίνησαν να πουλάνε τέτοιες τεχνολογίες σε απλή μορφή. Δηλαδή τους πομπούς καθοδήγησης των σημάτων που μπορείς με ένα σύστημα να κατευθύνεις πολλά drones.