Przyszłość wojny? Sztuczna inteligencja przejmuje kontrolę

Przeprowadzona w lutym br. próba manewrowej walki powietrznej była pierwsza od czasu prób pod kryptonimem AlphaDogfight Trials, które miały miejsce w sierpniu ub.r. Z tej okazji zorganizowano rywalizację ośmiu zespołów, której celem było opracowanie systemu opartego na sztucznej inteligencji do symulowania manewrowej walki powietrznej dla samolotów F-16 w spotkaniu 1 na 1. 

Zwycięski zespół, korzystając ze swojego algorytmu opartego na sztucznej inteligencji stoczył później pięć walk powietrznych z doświadczonym pilotem F-16, który zasiadł za sterami symulatora. Wynik starcia... 5:0 na korzyść sztucznej inteligencji. Jest to doskonały przykład jaki potencjał tkwi w tego typu rozwiązaniach.

Jedną z kilku firm tworzących system sztucznej inteligencji dla programu ACE jest firma Heron Systems. To właśnie opracowany przez nią system, nazywany przez pilotów Falco zwyciężył walki powietrzne  z pilotami USAF i innymi systemami sztucznej inteligencji w ramach konkursu AlphaDogfight Trials.

Falco uczy się walki powietrznej tak jak człowiek, poprzez pierwsze zapoznanie jak steruje się samolotem, a później jakie manewry wykonywać w celu przechwycenia innego wirtualnego samolotu. Inżynierowie Heron Systems wykorzystali w tym celu architekturę szkolenia Proximal Policy Optimization - chyba najskuteczniejszy algorytm "wzmocnionego uczenia się" - do uczenia maszynowego, a także wirtualną sieć rywalizujących ze sobą pilotów symulowanych przez sztuczną inteligencję.

Dla celów AlphaDogfight Falco szkolił się w prowadzeniu walk powietrznych przez ponad pięć tygodni w 100-milisekundowych blokach czasu, wykonując cztery miliardy kroków. Proces był porównywalny z 31-letnim szkoleniem pilota w podstawach walki powietrznej.

W międzyczasie firma Calspan rozpoczęła prace nad przebudową czterech szkolnych samolotów odrzutowych L-39 Albatros, montując na nich system automatycznego układu sterowania działającego w oparciu o sztuczną inteligencję. Będą one wykorzystane do prób w locie obejmujących rzeczywiste walki powietrzne, które zaplanowano na lata 2023 i 2024.

Za wyborem Albatrosa przeważyła prosta konstrukcja, łatwa w obsłudze technicznej. Zamiast układów sterowania fly-by-wire stosowanych w nowoczesnych samolotach, Albatros ma mechaniczny układ sterowania z układem popychaczy. Egzemplarze wykorzystywane w ACE zostały wyposażone w autopiloty (nazywane przez pilotów George) opracowane przez firmę Calspan, który może niezależnie sterować powierzchniami sterowymi.

Zastosowany w programie system automatycznego sterowania jest czymś więcej niż zwykłym autopilotem. Urządzenie opracowane przez Calspan wykorzystuje siłowniki do sterowania samolotem przy pomocy mechanicznych układów sterowania samolotu w pełnym zakresie ich, a nie w formie niewielkich wychyleń ograniczając się do wykonania zakrętu, wznoszenia lub zniżania jak zwykłe autopiloty. Ten autopilot może w trybie automatycznym wykonywać figury akrobacji lotniczej.

W programie ACE interfejs łączący sztuczną inteligencję z autopilotem Calspan tłumaczy komendy takie jak kąt przechylenia i prędkość lotu na wychylenie drążka sterowego i dźwigni przepustnicy silnika, aby uzyskać stan lotu żądany przez sztuczną inteligencję.

- To tak jakby na fotelu pilota siedział robot wychylając drążek sterowy - mówi Brian Ernisse, inzynier Calspan i pilot doświadczalny.

Falco lub inny system sztucznej inteligencji zainstalowany w samolocie do podjęcia decyzji będzie potrzebował informacji w czasie rzeczywistym o aerodynamice, przyspieszeniach i danych o położeniu. Dla tego na pokładzie L-39 zostaną zamontowane nowoczesne prędkościomierze, czujniki kąta natarcia, pokładowy układ GPS i łącze danych z pełnym zakresem danych o otoczeniu. Podobnie jak w programie AlphaDogfight, sztuczna inteligencja będzie miała pełną informację o tym, co robi samolot przeciwnika, włączając w to manewry i trajektorie lotu.

Człowiek-pilot uczy się przewidywać reakcję samolotu na podstawie doświadczenia z lotów różnymi typami samolotu, a także różnymi egzemplarzami samolotu tego samego typu. Falco nie musi zdobywać doświadczenia w sterowaniu L-39.

Inaczej niż ludzki odpowiednik, sztuczna inteligencja nie potrzebuje pilota instruktora, instrukcji użytkowania samolotu, czy nawet doświadczenia wyniesionego z wcześniejszych etapów szkolenia. 

Nie trzeba jej uczyć latania L-39. Potrzebuje jednak wielu danych o tym jak przebiega lot - pełnego modelu aerodynamicznego samolotu wraz z prędkościami dla poszczególnych stanów lotu, wartości przeciążeń, wielkości kąta natarcia oraz charakterystyk przeciągnięcia i korkociągu, a także charakterystyk stateczności i sterowności aby uzyskać z nich stosowna wiedzę. Dane tego typu są pozyskiwane przez pilotów doświadczalnych Calspan podczas serii lotów doświadczalnych.

Bloki elektroniki z systemem sztucznej inteligencji i autopilotem są zainstalowane w przedziale awioniki w nosowej części kadłuba oraz za kabiną załogi. Analogowe wyposażenie kabiny zostało zastąpione przez programowalne ekrany ciekłokrystaliczne o dużej przekątnej, które są także interfejsami pomiędzy pilotami i sztuczną inteligencją. Ekrany będą sprzęgnięte z wyświetlaczami nahełmowymi. Wyposażenie kabiny dostarczyła firma Soar Technologies.

Gdy badania zakończą się potwierdzeniem możliwości systemów sztucznej inteligencji, DARPA planuje wykorzystać technologię takich systemów w pracach nad rozwojem bojowych bezzałogowców tzw. loyal wingman, takich jak Skyborg, które mają współpracować z bojowymi samolotami załogowymi. Mogłyby one przejąć zadania walki powietrznej z pewnym stopniem autonomiczności, a człowiek w samolocie pilotowanym mógłby skupić się na głównych celach prowadzonych działań bojowych.

Ostatecznie, badania nad zastosowaniem sztucznej inteligencji mogą doprowadzić do realizacji pomysłu zbudowania całkowicie autonomicznego bezzałogowca zdolnego do prowadzenia walk powietrznych, a także do atakowania celów naziemnych. Gdyby bezzałogowiec był w stanie realizować zadania samolotów załogowych, jego systemy sztucznej inteligencji mogłyby podejmować kluczowe decyzje szybciej i bardziej precyzyjnie, biorąc pod uwagę znacznie więcej informacji i analizując je znacznie szybciej niż człowiek, a to wszystko bez wpływu dekoncentracji spowodowanej chaosem prowadzonej walki. 

Takie same algorytmy mogłyby być wykorzystane w rojach współpracujących ze sobą bezzałogowców, które mogłyby współdziałać w celu maksymalizacji swojej skuteczności bojowej, podejmując decyzje znacznie szybciej niż mogą tego dokonać dowódcy formacja statków powietrznych pilotowanych przez ludzi.

____________________

Pełną wersję artykułu przeczytasz na stronach MILMAG.pl

Grzegorz Sobczak