Mesterséges intelligencia a levegőben a hétköznapi élet szolgálatában

Különleges légi járművek kutatásában és fejlesztésében vesz részt a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem.

„A vicc szerint a jövő repülőgépének kétfős személyzete lesz, egy pilóta és egy kutya: a kutya azért, hogy megharapja a pilótát, ha az hozzányúl valamilyen műszerhez” – illusztrálta az automatizálás jelentőségét a repülésben a bme.hu kérdésére Bauer Péter, az MTA Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézet (SZTAKI) tudományos munkatársa, aki a BME Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék oktatója is immár egy évtizede. Mivel egy repülővel nem lehet „félreállni” technikai probléma esetén, ezen eszközök irányítása a legösszetettebb mérnöki feladatok közé tartozik. Ezek a fejlesztések „húzzák magukkal” a járműipar többi ágát is, az itt születő algoritmusok, szenzorrendszerek nagyon jól alkalmazhatók például az autóipari kutatásokban is. Ez tehát kiemelten fontos terület, és ezen belül is az utóbbi időben rendkívüli jelentőségre tettek szert az ún. UAV-kkel (Unmanned Aerial Vehicle), azaz vezető nélküli légi járművekkel kapcsolatos kutatások.

E különleges légi járművek kutatása és fejlesztése az MTA SZTAKI-ban Vanek Bálint tudományos főmunkatárs irányításával folyik. A kutatásokba bekapcsolódva a Műegyetemen elsősorban a Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék és a Vasúti Járművek, Repülőgépek és Hajók Tanszék foglalkozik ezzel a témával. A kisméretű pilóta nélküli repülőgépek és egyéb eszközök (beltéri helikopter, négyrotoros helikopter) építése, tesztelése, valamint az ehhez kapcsolódó új szabályozáselméleti, navigációs és beágyazott rendszerek fejlesztéséhez kötődő koncepciók, algoritmusok megalkotása nemcsak szervesen beépült az oktatásba, de több ipari partner is érdeklődik irántuk. Bauer Péter évek óta számos TDK, BSc és MSc szakdolgozat konzulense ezen a területen, az aktuális nemzetközi kutatási irányokhoz igazodva. „A kutatás-fejlesztés eredményeit igyekszünk azonnal alkalmazni az oktatásban, a gyakorlati kurzusokon, a laboratóriumi méréseken vagy az egyetemi jegyzetekben” – magyarázta Bauer Péter. „Nagy népszerűségnek örvendő választható tárgyunk, az Automatikus fedélzeti irányítórendszerek a légiközlekedésben is nagymértékben épít az UAV-területen elért eredményeinkre” – tette hozzá a kutató.

Magyarország megállja a helyét a nemzetközi színtéren – a korlátozott anyagi erőforrások ellenére is. A kisméretű, 150 kg alatti rendszerek fejlesztésében jelentős eredményeink vannak. Az egyetemi tanszékek és a cégek – például a Bonn Hungary Elektronikai Kft, a HM EI és a HM Currus Gödöllői Harcjárműtechnikai Zrt. – közreműködésével több piacképes termék is született mind polgári, mind katonai alkalmazásokra. Ezek a gépek komoly szerepet játszottak a tavaly júniusi árvíz idején, amikor különleges légtérhasználati engedéllyel hőkamerás felvételeket készítettek a gátakról, segítve a védekezést. A HM Currus Zrt. gépei pedig sikerrel szerepeltek ún. céltárgyként a Magyar Honvédség tavalyi, Lendülő Kard 2013 elnevezésű lengyelországi éleslövészetén. „Ennek a METEOR-3MA elnevezésű célrepülőgépnek a hatósági tanúsításában vettünk részt, a rendszer biztonságosságát, légtérben történő alkalmazhatóságát vizsgáltuk. Így kapott ideiglenes típusengedélyt. Nagyon tanulságos feladat volt” – emlékezett Bauer Péter. „A fejlesztéseknél az anyagi korlátok jelentősen befolyásolják a jármű méretét. A nagy gépek tesztelése bonyolultabb, időnként repülőtér kell hozzá. Ezért mind a nemzetközi, mind a hazai kutatásokban a katonai fejlesztések járnak az élen. A hadseregnek egyrészt nagyobb szüksége van ilyen gépekre, másrészt vannak saját zárt légtereik, amelyeken biztonságosan repülhetnek, tesztelhetnek” – fejtette ki a kutató. A fő akadályok az egész világon jelenleg a jogi szabályozás hiányosságaiból fakadnak: az UAV rendszerek repülése csak zárt légtérben, egyedi engedélyekkel lehetséges. Rendszeres engedélyt egyelőre senkinek nem adnak ki, ezért a kutatások egyik iránya éppen a rendszerek biztonságosabbá tételét irányozza: a gépek akár többszörös meghibásodás után is tovább repüljenek, vagy lakatlan területek feletti kitérő pályákat keressenek. A fejlett, ún. „látni és elkerülni” (Sense and Avoid) rendszerek megbízhatósága lehet a jövőbeni széleskörű alkalmazás záloga.

„Távlati cél, hogy a kisebb méretű pilóta nélküli légi eszközök teljesen autonóm módon működjenek” – magyarázta a a SZTAKI és BME kutatója. „Benyomják az indítógombot, majd a repülő, mondjuk, két óra múlva a feladatot végrehajtva leszáll, bevontatják, feltöltik, és mehet a következő feladatára – anélkül, hogy folyamatosan figyelni kellene a működését. Ez összetett feladat, hiszen a gépnek – a saját mesterséges intelligenciáját használva – a földi akadályokat is el kell kerülnie, nagyobb magasságokban pedig nem akadályozhatja a légi forgalmat. Utasszállító repülőgépeknél komoly veszély, ha madárral ütköznek, egy kisrepülővel való ütközés szintén légi katasztrófát idézhet elő. A nagy áttörés, az eszközök teljes integrációja a légtérbe egy uniós tanulmány szerint ideális esetben 2028-ig történhet. Ez talán túl optimista jóslat, de biztos, hogy akkora már rengeteg ilyen gép fog repülni” – részletezte Bauer Péter.

A biztonság melletti másik fő kutatási irány a miniatürizálás. A Global Hawk katonai drón súlya ugyan megközelíti a 15 tonnát és szárnyfesztávolsága közel 40 méter, egyes uniós kutatások pedig 15-20 személyes gépek pilóta nélkülivé átalakítására irányulnak, az utóbbi évek miniatürizálási fejlesztései lehetővé teszik korábban elképzelhetetlenül kicsi szerkezetek megalkotását is. „A jelenlegi NATO-szabályozás a 150 kilogramm és húsz tonna közötti pilóta nélküli eszközökre vonatkozik” – emelte ki a kutató. „A könnyebb gépekkel azért nem számolnak, mert amikor a szabályt hozták, még elképzelhetetlennek tartották azonos képességekkel rendelkező ilyen kis repülők építését. Azóta annyira „összement” az elektronika, hogy akár 15-20 kg-ba be lehet „sűríteni” ugyanazt a technikát. Persze ezek a viszonylag kissúlyú eszközök is igen nagy bajt okozhatnak, néhány éve például halálos baleset történt egy modellező versenyen.”

A kutatásokban és fejlesztésekben, valamint a jogharmonizációban égető szükség volt a tudományos és a vállalati szféra közös fellépésére. Nemrégiben tartotta a megalakulást előkészítő ülését a hazai UAS Cluster (Unmanned Aerial Systems Cluster, azaz a vezető nélküli légijármű-rendszerek ágazati társulása). A szervezet létrehozásának ötlete a tavaly novemberben a Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék által rendezett "Hazai UAV-k hazai légtérben – Fejlesztési tapasztalatok és kihívások" című konferencián egyértelműen pozitív fogadtatásra talált, a megalakulás pedig idén tavasszal várható.

„A repülés automatizálásának nemcsak a jövője, hanem a jelene is izgalmas, hiszen az utasszállító gépek már ma is rengeteget repülnek robotpilótával. Sokan talán nem is gondolják, hogy már vannak olyan utasszállító gépek, amelyek a megfelelően felszerelt repülőtérről fel és le tudnának szállni pilóta nélkül. Más kérdés, hogy mit szólnának ehhez az utasok. De azt hiszem, ez is olyan, mint az autózás: száz évvel ezelőtt félelmetes volt, ma teljesen hétköznapi” – összegezte Bauer Péter tudományos munkatárs.

-HA-

Fotó: Pintér Erik és Közlekedés- és Járműirányítási Tanszék