Quan điểm của Cơ quan Quốc phòng Châu Âu về các hệ thống tự trị: khái niệm và quan điểm. Phần 1
Tự chủ hơn cho các hệ thống mặt đất
Các hệ thống vũ khí mặt đất với chức năng tự trị đã được chứng minh trong các lực lượng vũ trang sử dụng chúng trong các nhiệm vụ khác nhau, bao gồm bảo vệ binh lính hoặc trại dã chiến. Tuy nhiên, tiềm năng công nghệ của họ là rất lớn, cũng như những thách thức mà họ phải đối mặt.
Quyền tự chủ của điện thoại di động mặt đất người máy ngày nay vẫn bị giới hạn ở các chức năng đơn giản như "theo tôi" hoặc điều hướng đến các tọa độ trung gian
Loại hệ thống nổi tiếng nhất có chức năng tự trị hiện đang được lực lượng vũ trang của một số quốc gia triển khai là hệ thống bảo vệ tích cực (ACS) cho xe bọc thép, có khả năng tiêu diệt độc lập tên lửa chống tăng tấn công, tên lửa không điều khiển và đạn. SAZ thường là sự kết hợp của radar hoặc cảm biến hồng ngoại phát hiện kẻ tấn công, với hệ thống điều khiển hỏa lực theo dõi, đánh giá và phân loại các mối đe dọa.
Toàn bộ quá trình từ thời điểm phát hiện đến thời điểm bắn đạn chống đạn hoàn toàn tự động, do sự can thiệp của con người có thể làm chậm nó hoặc khiến hoạt động kịp thời là hoàn toàn không thể. Người điều khiển không chỉ về mặt thể chất sẽ không có thời gian để ra lệnh bắn đạn chống, mà thậm chí anh ta sẽ không thể kiểm soát các giai đoạn riêng lẻ của quá trình này. Tuy nhiên, ACS luôn được lập trình sẵn để người dùng có thể dự đoán chính xác các trường hợp mà hệ thống nên và không nên phản hồi. Các loại mối đe dọa sẽ kích hoạt phản hồi BAC đã được biết trước hoặc ít nhất là có thể dự đoán được với mức độ chắc chắn cao.
Các nguyên tắc tương tự cũng hướng dẫn hoạt động của các hệ thống vũ khí mặt đất tự trị khác, chẳng hạn như hệ thống đánh chặn tên lửa, đạn pháo và mìn được sử dụng để bảo vệ các căn cứ quân sự trong khu vực chiến sự. Do đó, cả BAS và hệ thống đánh chặn đều có thể được coi là hệ thống độc lập, sau khi được kích hoạt, không cần sự can thiệp của con người.
Thách thức: quyền tự chủ cho robot di động mặt đất
Cho đến nay, các hệ thống di động mặt đất thường được sử dụng để phát hiện và vô hiệu hóa vật liệu nổ hoặc trinh sát địa hình hoặc các tòa nhà. Trong cả hai trường hợp, rô-bốt đều được điều khiển và kiểm soát từ xa bởi người vận hành (mặc dù một số rô-bốt có thể thực hiện các tác vụ đơn giản, chẳng hạn như di chuyển từ điểm này sang điểm khác mà không cần sự trợ giúp liên tục của con người). “Lý do tại sao sự tham gia của con người vẫn rất quan trọng là do robot di động trên mặt đất gặp khó khăn lớn khi hoạt động độc lập ở những địa hình phức tạp và khó đoán. Vận hành một phương tiện di chuyển độc lập trên khắp chiến trường, nơi nó phải tránh chướng ngại vật, lái xung quanh các vật thể đang di chuyển và chịu hỏa lực của kẻ thù. khó khăn hơn nhiều - do không thể đoán trước - so với việc sử dụng các hệ thống vũ khí tự trị, chẳng hạn như SAZ đã nói ở trên, ”Marek Kalbarczyk thuộc Cơ quan Phòng thủ Châu Âu (EDA) cho biết. Do đó, tính tự chủ của robot mặt đất ngày nay vẫn chỉ giới hạn ở các chức năng đơn giản, chẳng hạn như “theo tôi” và điều hướng theo tọa độ cho trước. Tính năng "theo tôi" có thể được sử dụng bởi các phương tiện không người lái để đi theo một phương tiện hoặc người lính khác, trong khi điều hướng điểm tham chiếu cho phép phương tiện sử dụng tọa độ (do người điều khiển xác định hoặc được hệ thống lưu trữ) để đến đích mong muốn. Trong cả hai trường hợp, phương tiện không người lái sử dụng GPS, radar, chữ ký hình ảnh hoặc điện từ hoặc các kênh vô tuyến để đi theo hướng dẫn hoặc dọc theo một tuyến đường được xác định/ghi nhớ.
Sự lựa chọn của người lính
Từ quan điểm vận hành, mục đích của việc sử dụng các chức năng tự trị như vậy thường là như sau:
• giảm rủi ro cho binh lính ở những khu vực nguy hiểm bằng cách thay thế người lái xe bằng phương tiện không người lái hoặc bộ dụng cụ lái xe không người lái có chức năng hộ tống tự trị, hoặc
• cung cấp hỗ trợ cho quân đội ở vùng sâu vùng xa.
Cả hai chức năng thường dựa vào cái gọi là yếu tố "tránh chướng ngại vật" để tránh va chạm với chướng ngại vật. Do địa hình phức tạp và hình dạng của từng địa hình (đồi, thung lũng, sông, cây cối, v.v.), hệ thống định vị điểm được sử dụng trong nền tảng mặt đất phải bao gồm radar laze hoặc lidar (LiDAR - Light Detection And Ranging) hoặc có thể sử dụng bản đồ được tải sẵn. Tuy nhiên, vì lidar dựa vào các cảm biến hoạt động và do đó dễ bị phát hiện nên nghiên cứu hiện đang tập trung vào các hệ thống hình ảnh thụ động. Mặc dù bản đồ được tải sẵn là đủ khi phương tiện không người lái hoạt động trong môi trường nổi tiếng đã có sẵn bản đồ chi tiết (ví dụ: giám sát và bảo vệ biên giới hoặc cơ sở hạ tầng quan trọng). Tuy nhiên, mỗi khi robot mặt đất phải đi vào một không gian phức tạp và khó đoán, thì lidar là điều cần thiết để điều hướng qua các điểm trung gian. Vấn đề là lidar cũng có hạn chế của nó, đó là độ tin cậy của nó chỉ có thể đảm bảo cho các phương tiện không người lái hoạt động ở những địa hình tương đối đơn giản.
Vì vậy, nghiên cứu và phát triển hơn nữa là cần thiết trong lĩnh vực này. Để đạt được mục tiêu này, một số nguyên mẫu trình diễn kỹ thuật, chẳng hạn như ADM-H hoặc EuroSWARM, đã được phát triển để khám phá, thử nghiệm và trình diễn các tính năng nâng cao hơn, bao gồm điều hướng tự động hoặc hợp tác với hệ thống không người lái. Tuy nhiên, những mẫu này vẫn đang ở giai đoạn đầu của nghiên cứu.
Còn nhiều khó khăn phía trước
Những hạn chế của lidar không phải là vấn đề duy nhất mà robot di động trên mặt đất (HMR) gặp phải. Theo nghiên cứu “Lắp đặt và tích hợp các hệ thống mặt đất không người lái”, cũng như nghiên cứu “Xác định tất cả các yêu cầu kỹ thuật và an toàn cơ bản đối với phương tiện không người lái quân sự khi hoạt động trong nhiệm vụ kết hợp giữa hệ thống có người lái và không người lái” (SafeMUVe), được tài trợ bởi Cơ quan Phòng thủ Châu Âu , những thách thức và cơ hội có thể được chia thành năm loại khác nhau:
1. Vận hành: Có nhiều nhiệm vụ tiềm năng có thể được xem xét cho các robot di động trên mặt đất có chức năng tự trị (trung tâm liên lạc, giám sát, trinh sát các khu vực và tuyến đường, sơ tán người bị thương, trinh sát vũ khí hủy diệt hàng loạt, đi theo người dẫn đầu với tải trọng, hộ tống cung cấp, dọn đường, v.v.), nhưng các khái niệm hoạt động để hỗ trợ tất cả những điều này vẫn còn thiếu. Do đó, các nhà phát triển rô-bốt di động mặt đất có chức năng tự hành khó có thể phát triển các hệ thống đáp ứng chính xác các yêu cầu của quân đội. Việc tổ chức các diễn đàn hoặc nhóm làm việc của những người sử dụng phương tiện không người lái có chức năng tự lái có thể giải quyết vấn đề này.
2. Kỹ thuật: Những lợi ích tiềm năng của HMR với các chức năng tự trị là rất đáng kể, nhưng vẫn còn những rào cản kỹ thuật cần phải vượt qua. Tùy thuộc vào nhiệm vụ dự định, NMR có thể được trang bị nhiều bộ thiết bị trên tàu khác nhau (cảm biến để trinh sát và giám sát hoặc theo dõi và phát hiện vũ khí hủy diệt hàng loạt, bộ điều khiển để xử lý chất nổ hoặc hệ thống vũ khí, hệ thống định vị và dẫn đường), thu thập thông tin bộ dụng cụ, bộ điều khiển vận hành và thiết bị điều khiển. Điều này có nghĩa là một số công nghệ đột phá đang rất cần thiết, chẳng hạn như ra quyết định/điện toán nhận thức, tương tác giữa người và máy, trực quan hóa máy tính, công nghệ pin hoặc thu thập thông tin cộng tác. Đặc biệt, môi trường không có cấu trúc và cạnh tranh làm cho việc điều hướng và hướng dẫn trở nên rất khó khăn. Ở đây, cần phải đi theo con đường phát triển các cảm biến mới (máy dò neutron nhiệt, giao thoa kế dựa trên công nghệ nguyên tử siêu lạnh, bộ truyền động quản lý và điều khiển thông minh, cảm biến cảm ứng điện từ tiên tiến, quang phổ hồng ngoại) và các phương pháp, ví dụ, phi tập trung và liên kết SLAM (Simultaneous Localization and Mapping - bản đồ hóa và bản đồ hóa đồng thời) và khảo sát địa hình XNUMXD, điều hướng tương đối, tích hợp nâng cao và hợp nhất dữ liệu cảm biến hiện có cũng như tính di động có hỗ trợ thị giác. Vấn đề không nằm ở bản chất công nghệ, vì hầu hết các công nghệ này đã được sử dụng trong lĩnh vực dân sự, mà là trong môi trường pháp lý. Thật vậy, những công nghệ như vậy không thể được sử dụng ngay cho mục đích quân sự, vì chúng phải được điều chỉnh cho phù hợp với các yêu cầu quân sự cụ thể.
Đây chính xác là mục tiêu của chương trình nghiên cứu chiến lược tích hợp của OSRA do EOA phát triển, đây là một công cụ có thể cung cấp các giải pháp cần thiết. Trong OSRA, một số cái gọi là khối xây dựng công nghệ hoặc TBB (Khối xây dựng công nghệ) đang được phát triển, giúp loại bỏ khoảng cách công nghệ liên quan đến robot mặt đất, ví dụ: hành động chung của nền tảng có người ở và không có người ở, tương tác thích ứng giữa người và người hệ thống không người lái với các mức độ tự chủ khác nhau; hệ thống điều khiển và chẩn đoán; giao diện người dùng mới; điều hướng trong trường hợp không có tín hiệu vệ tinh; các thuật toán hướng dẫn, điều hướng và kiểm soát và ra quyết định tự trị và tự động cho các nền tảng có phi hành đoàn và không người lái; kiểm soát một số robot và hành động chung của chúng; dẫn đường và điều khiển vũ khí chính xác cao; hệ thống hình ảnh tích cực; trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn để ra quyết định. Mỗi TVV được sở hữu bởi một nhóm đặc biệt hoặc CapTech, bao gồm các chuyên gia từ nhà nước, ngành và học viện. Nhiệm vụ của mỗi nhóm CapTech là phát triển một lộ trình cho TVB của họ.
3. Quy định/Pháp lý: Một trở ngại đáng kể đối với việc triển khai các hệ thống tự trị trong quân đội là thiếu các phương pháp xác minh và đánh giá phù hợp hoặc quy trình chứng nhận cần thiết để xác nhận rằng ngay cả một robot di động có các chức năng tự trị cơ bản nhất cũng có thể hoạt động chính xác và an toàn ngay cả trong môi trường. môi trường thù địch và phức tạp. Trong lĩnh vực dân sự, ô tô tự lái cũng phải đối mặt với những thách thức tương tự. Theo nghiên cứu của SafeMUVe, lỗ hổng chính được xác định liên quan đến các tiêu chuẩn/phương pháp hay nhất cụ thể nằm ở các mô-đun liên quan đến mức độ tự chủ cao hơn, cụ thể là "Tự động hóa" và "Hợp nhất dữ liệu". Các mô-đun như Nhận thức về môi trường, Bản địa hóa và Lập bản đồ, Giám sát (Ra quyết định), Lập kế hoạch giao thông, v.v., vẫn ở mức độ sẵn sàng về công nghệ ở mức trung bình và mặc dù có một số giải pháp và thuật toán được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau, nhưng không có tiêu chuẩn duy nhất nào phù hợp. chưa có sẵn. Về vấn đề này, cũng có một tồn đọng liên quan đến việc xác minh và chứng nhận các mô-đun này, một phần được giải quyết bằng sáng kiến ENABLE-S3 của Châu Âu. Mạng lưới các trung tâm kiểm tra được thành lập gần đây của EOA là bước đầu tiên đi đúng hướng. Điều này cho phép các trung tâm quốc gia thực hiện các sáng kiến chung để chuẩn bị cho việc thử nghiệm các công nghệ đầy triển vọng, chẳng hạn như trong lĩnh vực người máy.
Xe bọc thép AMV trong quá trình thử nghiệm cột xe tự hành tại ELROB 2018 (biến thể AMV 8x8 mui nâng được theo sau là xe tự hành Patria AMV)
4. Nhân sự: Việc mở rộng sử dụng các hệ thống mặt đất không người lái và tự trị sẽ đòi hỏi những thay đổi trong giáo dục quân sự, bao gồm cả đào tạo người vận hành. Quân nhân trước hết cần hiểu nguyên lý kỹ thuật của hệ thống tự chủ để vận hành và kiểm soát đúng cách nếu cần. Việc tạo niềm tin giữa người dùng và hệ thống tự trị là điều kiện tiên quyết để sử dụng rộng rãi hơn các hệ thống trên mặt đất với mức độ tự chủ cao hơn.
5. Tài chính: Trong khi những người chơi thương mại toàn cầu như Uber, Google, Tesla hay Toyota đang đầu tư hàng tỷ euro vào việc phát triển các phương tiện không người lái, thì quân đội đang chi số tiền khiêm tốn hơn nhiều cho các hệ thống mặt đất không người lái, cũng được phân phối giữa các quốc gia có kế hoạch quốc gia riêng về sự phát triển của các nền tảng như vậy. Quỹ Quốc phòng Châu Âu mới nổi sẽ giúp củng cố kinh phí và hỗ trợ cách tiếp cận hợp tác để phát triển robot di động trên mặt đất với các tính năng tự trị tiên tiến hơn.
Công việc của Cơ quan Châu Âu
EOA đã hoạt động trong lĩnh vực robot di động mặt đất được vài năm. Các khía cạnh công nghệ đặc biệt như lập bản đồ, lập kế hoạch tuyến đường, theo dõi dẫn đầu hoặc tránh chướng ngại vật đã được phát triển trong các dự án nghiên cứu hợp tác như SAM-UGV hoặc HyMUP; cả hai đều do Pháp và Đức đồng tài trợ.
Dự án SAM-UGV nhằm mục đích phát triển một mô hình trình diễn công nghệ độc lập dựa trên nền tảng mặt đất di động có kiến trúc mô-đun của cả phần cứng và phần mềm. Cụ thể, Mẫu trình diễn công nghệ đã xác thực khái niệm về quyền tự chủ có thể mở rộng (chuyển đổi giữa điều khiển từ xa, bán tự chủ và tự chủ hoàn toàn). Dự án SAM-UGV được phát triển thêm như một phần của dự án HyMUP, dự án này khẳng định khả năng thực hiện các nhiệm vụ chiến đấu bằng các hệ thống không người lái phối hợp với các phương tiện có người lái hiện có.
Ngoài ra, các vấn đề về bảo vệ hệ thống tự trị khỏi sự can thiệp có chủ ý, phát triển các yêu cầu an toàn cho các nhiệm vụ hỗn hợp và tiêu chuẩn hóa HMP hiện đang được giải quyết trong dự án PASEI và trong các nghiên cứu SafeMUVe và SUGV, tương ứng.
Trên và dưới nước
Các hệ thống hàng hải tự động là một thành phần quan trọng của quá trình hiện đại hóa và chuyển đổi lực lượng hải quân, chúng có thể thay đổi cơ bản cấu trúc và mô hình của các hạm đội công nghệ tiên tiến, điều này sẽ cho phép chúng trở thành một lực lượng năng động hơn, phản ứng nhanh hơn với phạm vi ngày càng mở rộng của các cuộc tấn công. các mối đe dọa.
Các hệ thống hàng hải tự động (AMS) có tác động đáng kể đến tính chất của chiến tranh, và ở mọi nơi. Tính sẵn có rộng rãi và giảm chi phí của các thành phần và công nghệ có thể được sử dụng trong các hệ thống quân sự cho phép ngày càng có nhiều chủ thể nhà nước và phi nhà nước tiếp cận vùng biển của các đại dương trên thế giới. Trong những năm gần đây, số lượng AMS hoạt động đã tăng lên nhiều lần và do đó, điều cần thiết là phải triển khai các chương trình và dự án phù hợp nhằm cung cấp cho các đội tàu những công nghệ và khả năng cần thiết để đảm bảo hàng hải an toàn và tự do trên các vùng biển và đại dương.
Ảnh hưởng của các hệ thống hoàn toàn tự động đã mạnh đến mức bất kỳ ngành công nghiệp quốc phòng nào bỏ lỡ bước đột phá công nghệ này cũng sẽ bỏ lỡ sự phát triển công nghệ của tương lai. Các hệ thống không người lái và tự trị có thể được sử dụng rất thành công trong lĩnh vực quân sự để thực hiện các nhiệm vụ phức tạp và khó khăn, đặc biệt là trong các điều kiện thù địch và không thể đoán trước, như môi trường biển đã minh họa rõ ràng. Thế giới biển dễ bị thách thức, thường chưa được khám phá và khó điều hướng, và các hệ thống tự trị này có thể giúp vượt qua một số thách thức này. Chúng có khả năng thực hiện các nhiệm vụ mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người, sử dụng các phương thức hoạt động do sự tương tác của các chương trình máy tính với không gian bên ngoài.
Có thể tự tin nói rằng việc sử dụng AMS trong các hoạt động hàng hải có triển vọng rộng lớn nhất và tất cả “nhờ” vào sự thù địch, khó đoán và quy mô của không gian biển. Điều đáng chú ý là khát khao chinh phục không gian biển không thể cưỡng lại, kết hợp với các giải pháp khoa học và công nghệ phức tạp và tiên tiến nhất, luôn là chìa khóa thành công.
AWS ngày càng trở nên phổ biến đối với các thủy thủ, trở thành một phần không thể thiếu của các hạm đội, nơi chúng chủ yếu được sử dụng trong các nhiệm vụ không gây chết người, chẳng hạn như trong hành động của tôi, để trinh sát, giám sát và thu thập thông tin. Nhưng các hệ thống biển tự trị có tiềm năng lớn nhất trong thế giới dưới nước. Thế giới dưới nước đang trở thành đấu trường tranh chấp ngày càng gay gắt, tranh giành tài nguyên biển ngày càng gay gắt, đồng thời có nhu cầu cao về đảm bảo an toàn cho các tuyến giao thông trên biển.
Còn tiếp...
Các hệ thống vũ khí mặt đất với chức năng tự trị đã được chứng minh trong các lực lượng vũ trang sử dụng chúng trong các nhiệm vụ khác nhau, bao gồm bảo vệ binh lính hoặc trại dã chiến. Tuy nhiên, tiềm năng công nghệ của họ là rất lớn, cũng như những thách thức mà họ phải đối mặt.
Quyền tự chủ của điện thoại di động mặt đất người máy ngày nay vẫn bị giới hạn ở các chức năng đơn giản như "theo tôi" hoặc điều hướng đến các tọa độ trung gian
Loại hệ thống nổi tiếng nhất có chức năng tự trị hiện đang được lực lượng vũ trang của một số quốc gia triển khai là hệ thống bảo vệ tích cực (ACS) cho xe bọc thép, có khả năng tiêu diệt độc lập tên lửa chống tăng tấn công, tên lửa không điều khiển và đạn. SAZ thường là sự kết hợp của radar hoặc cảm biến hồng ngoại phát hiện kẻ tấn công, với hệ thống điều khiển hỏa lực theo dõi, đánh giá và phân loại các mối đe dọa.
Toàn bộ quá trình từ thời điểm phát hiện đến thời điểm bắn đạn chống đạn hoàn toàn tự động, do sự can thiệp của con người có thể làm chậm nó hoặc khiến hoạt động kịp thời là hoàn toàn không thể. Người điều khiển không chỉ về mặt thể chất sẽ không có thời gian để ra lệnh bắn đạn chống, mà thậm chí anh ta sẽ không thể kiểm soát các giai đoạn riêng lẻ của quá trình này. Tuy nhiên, ACS luôn được lập trình sẵn để người dùng có thể dự đoán chính xác các trường hợp mà hệ thống nên và không nên phản hồi. Các loại mối đe dọa sẽ kích hoạt phản hồi BAC đã được biết trước hoặc ít nhất là có thể dự đoán được với mức độ chắc chắn cao.
Các nguyên tắc tương tự cũng hướng dẫn hoạt động của các hệ thống vũ khí mặt đất tự trị khác, chẳng hạn như hệ thống đánh chặn tên lửa, đạn pháo và mìn được sử dụng để bảo vệ các căn cứ quân sự trong khu vực chiến sự. Do đó, cả BAS và hệ thống đánh chặn đều có thể được coi là hệ thống độc lập, sau khi được kích hoạt, không cần sự can thiệp của con người.
Thách thức: quyền tự chủ cho robot di động mặt đất
Cho đến nay, các hệ thống di động mặt đất thường được sử dụng để phát hiện và vô hiệu hóa vật liệu nổ hoặc trinh sát địa hình hoặc các tòa nhà. Trong cả hai trường hợp, rô-bốt đều được điều khiển và kiểm soát từ xa bởi người vận hành (mặc dù một số rô-bốt có thể thực hiện các tác vụ đơn giản, chẳng hạn như di chuyển từ điểm này sang điểm khác mà không cần sự trợ giúp liên tục của con người). “Lý do tại sao sự tham gia của con người vẫn rất quan trọng là do robot di động trên mặt đất gặp khó khăn lớn khi hoạt động độc lập ở những địa hình phức tạp và khó đoán. Vận hành một phương tiện di chuyển độc lập trên khắp chiến trường, nơi nó phải tránh chướng ngại vật, lái xung quanh các vật thể đang di chuyển và chịu hỏa lực của kẻ thù. khó khăn hơn nhiều - do không thể đoán trước - so với việc sử dụng các hệ thống vũ khí tự trị, chẳng hạn như SAZ đã nói ở trên, ”Marek Kalbarczyk thuộc Cơ quan Phòng thủ Châu Âu (EDA) cho biết. Do đó, tính tự chủ của robot mặt đất ngày nay vẫn chỉ giới hạn ở các chức năng đơn giản, chẳng hạn như “theo tôi” và điều hướng theo tọa độ cho trước. Tính năng "theo tôi" có thể được sử dụng bởi các phương tiện không người lái để đi theo một phương tiện hoặc người lính khác, trong khi điều hướng điểm tham chiếu cho phép phương tiện sử dụng tọa độ (do người điều khiển xác định hoặc được hệ thống lưu trữ) để đến đích mong muốn. Trong cả hai trường hợp, phương tiện không người lái sử dụng GPS, radar, chữ ký hình ảnh hoặc điện từ hoặc các kênh vô tuyến để đi theo hướng dẫn hoặc dọc theo một tuyến đường được xác định/ghi nhớ.
Sự lựa chọn của người lính
Từ quan điểm vận hành, mục đích của việc sử dụng các chức năng tự trị như vậy thường là như sau:
• giảm rủi ro cho binh lính ở những khu vực nguy hiểm bằng cách thay thế người lái xe bằng phương tiện không người lái hoặc bộ dụng cụ lái xe không người lái có chức năng hộ tống tự trị, hoặc
• cung cấp hỗ trợ cho quân đội ở vùng sâu vùng xa.
Cả hai chức năng thường dựa vào cái gọi là yếu tố "tránh chướng ngại vật" để tránh va chạm với chướng ngại vật. Do địa hình phức tạp và hình dạng của từng địa hình (đồi, thung lũng, sông, cây cối, v.v.), hệ thống định vị điểm được sử dụng trong nền tảng mặt đất phải bao gồm radar laze hoặc lidar (LiDAR - Light Detection And Ranging) hoặc có thể sử dụng bản đồ được tải sẵn. Tuy nhiên, vì lidar dựa vào các cảm biến hoạt động và do đó dễ bị phát hiện nên nghiên cứu hiện đang tập trung vào các hệ thống hình ảnh thụ động. Mặc dù bản đồ được tải sẵn là đủ khi phương tiện không người lái hoạt động trong môi trường nổi tiếng đã có sẵn bản đồ chi tiết (ví dụ: giám sát và bảo vệ biên giới hoặc cơ sở hạ tầng quan trọng). Tuy nhiên, mỗi khi robot mặt đất phải đi vào một không gian phức tạp và khó đoán, thì lidar là điều cần thiết để điều hướng qua các điểm trung gian. Vấn đề là lidar cũng có hạn chế của nó, đó là độ tin cậy của nó chỉ có thể đảm bảo cho các phương tiện không người lái hoạt động ở những địa hình tương đối đơn giản.
Vì vậy, nghiên cứu và phát triển hơn nữa là cần thiết trong lĩnh vực này. Để đạt được mục tiêu này, một số nguyên mẫu trình diễn kỹ thuật, chẳng hạn như ADM-H hoặc EuroSWARM, đã được phát triển để khám phá, thử nghiệm và trình diễn các tính năng nâng cao hơn, bao gồm điều hướng tự động hoặc hợp tác với hệ thống không người lái. Tuy nhiên, những mẫu này vẫn đang ở giai đoạn đầu của nghiên cứu.
Còn nhiều khó khăn phía trước
Những hạn chế của lidar không phải là vấn đề duy nhất mà robot di động trên mặt đất (HMR) gặp phải. Theo nghiên cứu “Lắp đặt và tích hợp các hệ thống mặt đất không người lái”, cũng như nghiên cứu “Xác định tất cả các yêu cầu kỹ thuật và an toàn cơ bản đối với phương tiện không người lái quân sự khi hoạt động trong nhiệm vụ kết hợp giữa hệ thống có người lái và không người lái” (SafeMUVe), được tài trợ bởi Cơ quan Phòng thủ Châu Âu , những thách thức và cơ hội có thể được chia thành năm loại khác nhau:
1. Vận hành: Có nhiều nhiệm vụ tiềm năng có thể được xem xét cho các robot di động trên mặt đất có chức năng tự trị (trung tâm liên lạc, giám sát, trinh sát các khu vực và tuyến đường, sơ tán người bị thương, trinh sát vũ khí hủy diệt hàng loạt, đi theo người dẫn đầu với tải trọng, hộ tống cung cấp, dọn đường, v.v.), nhưng các khái niệm hoạt động để hỗ trợ tất cả những điều này vẫn còn thiếu. Do đó, các nhà phát triển rô-bốt di động mặt đất có chức năng tự hành khó có thể phát triển các hệ thống đáp ứng chính xác các yêu cầu của quân đội. Việc tổ chức các diễn đàn hoặc nhóm làm việc của những người sử dụng phương tiện không người lái có chức năng tự lái có thể giải quyết vấn đề này.
2. Kỹ thuật: Những lợi ích tiềm năng của HMR với các chức năng tự trị là rất đáng kể, nhưng vẫn còn những rào cản kỹ thuật cần phải vượt qua. Tùy thuộc vào nhiệm vụ dự định, NMR có thể được trang bị nhiều bộ thiết bị trên tàu khác nhau (cảm biến để trinh sát và giám sát hoặc theo dõi và phát hiện vũ khí hủy diệt hàng loạt, bộ điều khiển để xử lý chất nổ hoặc hệ thống vũ khí, hệ thống định vị và dẫn đường), thu thập thông tin bộ dụng cụ, bộ điều khiển vận hành và thiết bị điều khiển. Điều này có nghĩa là một số công nghệ đột phá đang rất cần thiết, chẳng hạn như ra quyết định/điện toán nhận thức, tương tác giữa người và máy, trực quan hóa máy tính, công nghệ pin hoặc thu thập thông tin cộng tác. Đặc biệt, môi trường không có cấu trúc và cạnh tranh làm cho việc điều hướng và hướng dẫn trở nên rất khó khăn. Ở đây, cần phải đi theo con đường phát triển các cảm biến mới (máy dò neutron nhiệt, giao thoa kế dựa trên công nghệ nguyên tử siêu lạnh, bộ truyền động quản lý và điều khiển thông minh, cảm biến cảm ứng điện từ tiên tiến, quang phổ hồng ngoại) và các phương pháp, ví dụ, phi tập trung và liên kết SLAM (Simultaneous Localization and Mapping - bản đồ hóa và bản đồ hóa đồng thời) và khảo sát địa hình XNUMXD, điều hướng tương đối, tích hợp nâng cao và hợp nhất dữ liệu cảm biến hiện có cũng như tính di động có hỗ trợ thị giác. Vấn đề không nằm ở bản chất công nghệ, vì hầu hết các công nghệ này đã được sử dụng trong lĩnh vực dân sự, mà là trong môi trường pháp lý. Thật vậy, những công nghệ như vậy không thể được sử dụng ngay cho mục đích quân sự, vì chúng phải được điều chỉnh cho phù hợp với các yêu cầu quân sự cụ thể.
Đây chính xác là mục tiêu của chương trình nghiên cứu chiến lược tích hợp của OSRA do EOA phát triển, đây là một công cụ có thể cung cấp các giải pháp cần thiết. Trong OSRA, một số cái gọi là khối xây dựng công nghệ hoặc TBB (Khối xây dựng công nghệ) đang được phát triển, giúp loại bỏ khoảng cách công nghệ liên quan đến robot mặt đất, ví dụ: hành động chung của nền tảng có người ở và không có người ở, tương tác thích ứng giữa người và người hệ thống không người lái với các mức độ tự chủ khác nhau; hệ thống điều khiển và chẩn đoán; giao diện người dùng mới; điều hướng trong trường hợp không có tín hiệu vệ tinh; các thuật toán hướng dẫn, điều hướng và kiểm soát và ra quyết định tự trị và tự động cho các nền tảng có phi hành đoàn và không người lái; kiểm soát một số robot và hành động chung của chúng; dẫn đường và điều khiển vũ khí chính xác cao; hệ thống hình ảnh tích cực; trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn để ra quyết định. Mỗi TVV được sở hữu bởi một nhóm đặc biệt hoặc CapTech, bao gồm các chuyên gia từ nhà nước, ngành và học viện. Nhiệm vụ của mỗi nhóm CapTech là phát triển một lộ trình cho TVB của họ.
3. Quy định/Pháp lý: Một trở ngại đáng kể đối với việc triển khai các hệ thống tự trị trong quân đội là thiếu các phương pháp xác minh và đánh giá phù hợp hoặc quy trình chứng nhận cần thiết để xác nhận rằng ngay cả một robot di động có các chức năng tự trị cơ bản nhất cũng có thể hoạt động chính xác và an toàn ngay cả trong môi trường. môi trường thù địch và phức tạp. Trong lĩnh vực dân sự, ô tô tự lái cũng phải đối mặt với những thách thức tương tự. Theo nghiên cứu của SafeMUVe, lỗ hổng chính được xác định liên quan đến các tiêu chuẩn/phương pháp hay nhất cụ thể nằm ở các mô-đun liên quan đến mức độ tự chủ cao hơn, cụ thể là "Tự động hóa" và "Hợp nhất dữ liệu". Các mô-đun như Nhận thức về môi trường, Bản địa hóa và Lập bản đồ, Giám sát (Ra quyết định), Lập kế hoạch giao thông, v.v., vẫn ở mức độ sẵn sàng về công nghệ ở mức trung bình và mặc dù có một số giải pháp và thuật toán được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau, nhưng không có tiêu chuẩn duy nhất nào phù hợp. chưa có sẵn. Về vấn đề này, cũng có một tồn đọng liên quan đến việc xác minh và chứng nhận các mô-đun này, một phần được giải quyết bằng sáng kiến ENABLE-S3 của Châu Âu. Mạng lưới các trung tâm kiểm tra được thành lập gần đây của EOA là bước đầu tiên đi đúng hướng. Điều này cho phép các trung tâm quốc gia thực hiện các sáng kiến chung để chuẩn bị cho việc thử nghiệm các công nghệ đầy triển vọng, chẳng hạn như trong lĩnh vực người máy.
Xe bọc thép AMV trong quá trình thử nghiệm cột xe tự hành tại ELROB 2018 (biến thể AMV 8x8 mui nâng được theo sau là xe tự hành Patria AMV)
4. Nhân sự: Việc mở rộng sử dụng các hệ thống mặt đất không người lái và tự trị sẽ đòi hỏi những thay đổi trong giáo dục quân sự, bao gồm cả đào tạo người vận hành. Quân nhân trước hết cần hiểu nguyên lý kỹ thuật của hệ thống tự chủ để vận hành và kiểm soát đúng cách nếu cần. Việc tạo niềm tin giữa người dùng và hệ thống tự trị là điều kiện tiên quyết để sử dụng rộng rãi hơn các hệ thống trên mặt đất với mức độ tự chủ cao hơn.
5. Tài chính: Trong khi những người chơi thương mại toàn cầu như Uber, Google, Tesla hay Toyota đang đầu tư hàng tỷ euro vào việc phát triển các phương tiện không người lái, thì quân đội đang chi số tiền khiêm tốn hơn nhiều cho các hệ thống mặt đất không người lái, cũng được phân phối giữa các quốc gia có kế hoạch quốc gia riêng về sự phát triển của các nền tảng như vậy. Quỹ Quốc phòng Châu Âu mới nổi sẽ giúp củng cố kinh phí và hỗ trợ cách tiếp cận hợp tác để phát triển robot di động trên mặt đất với các tính năng tự trị tiên tiến hơn.
Công việc của Cơ quan Châu Âu
EOA đã hoạt động trong lĩnh vực robot di động mặt đất được vài năm. Các khía cạnh công nghệ đặc biệt như lập bản đồ, lập kế hoạch tuyến đường, theo dõi dẫn đầu hoặc tránh chướng ngại vật đã được phát triển trong các dự án nghiên cứu hợp tác như SAM-UGV hoặc HyMUP; cả hai đều do Pháp và Đức đồng tài trợ.
Dự án SAM-UGV nhằm mục đích phát triển một mô hình trình diễn công nghệ độc lập dựa trên nền tảng mặt đất di động có kiến trúc mô-đun của cả phần cứng và phần mềm. Cụ thể, Mẫu trình diễn công nghệ đã xác thực khái niệm về quyền tự chủ có thể mở rộng (chuyển đổi giữa điều khiển từ xa, bán tự chủ và tự chủ hoàn toàn). Dự án SAM-UGV được phát triển thêm như một phần của dự án HyMUP, dự án này khẳng định khả năng thực hiện các nhiệm vụ chiến đấu bằng các hệ thống không người lái phối hợp với các phương tiện có người lái hiện có.
Ngoài ra, các vấn đề về bảo vệ hệ thống tự trị khỏi sự can thiệp có chủ ý, phát triển các yêu cầu an toàn cho các nhiệm vụ hỗn hợp và tiêu chuẩn hóa HMP hiện đang được giải quyết trong dự án PASEI và trong các nghiên cứu SafeMUVe và SUGV, tương ứng.
Trên và dưới nước
Các hệ thống hàng hải tự động là một thành phần quan trọng của quá trình hiện đại hóa và chuyển đổi lực lượng hải quân, chúng có thể thay đổi cơ bản cấu trúc và mô hình của các hạm đội công nghệ tiên tiến, điều này sẽ cho phép chúng trở thành một lực lượng năng động hơn, phản ứng nhanh hơn với phạm vi ngày càng mở rộng của các cuộc tấn công. các mối đe dọa.
Các hệ thống hàng hải tự động (AMS) có tác động đáng kể đến tính chất của chiến tranh, và ở mọi nơi. Tính sẵn có rộng rãi và giảm chi phí của các thành phần và công nghệ có thể được sử dụng trong các hệ thống quân sự cho phép ngày càng có nhiều chủ thể nhà nước và phi nhà nước tiếp cận vùng biển của các đại dương trên thế giới. Trong những năm gần đây, số lượng AMS hoạt động đã tăng lên nhiều lần và do đó, điều cần thiết là phải triển khai các chương trình và dự án phù hợp nhằm cung cấp cho các đội tàu những công nghệ và khả năng cần thiết để đảm bảo hàng hải an toàn và tự do trên các vùng biển và đại dương.
Ảnh hưởng của các hệ thống hoàn toàn tự động đã mạnh đến mức bất kỳ ngành công nghiệp quốc phòng nào bỏ lỡ bước đột phá công nghệ này cũng sẽ bỏ lỡ sự phát triển công nghệ của tương lai. Các hệ thống không người lái và tự trị có thể được sử dụng rất thành công trong lĩnh vực quân sự để thực hiện các nhiệm vụ phức tạp và khó khăn, đặc biệt là trong các điều kiện thù địch và không thể đoán trước, như môi trường biển đã minh họa rõ ràng. Thế giới biển dễ bị thách thức, thường chưa được khám phá và khó điều hướng, và các hệ thống tự trị này có thể giúp vượt qua một số thách thức này. Chúng có khả năng thực hiện các nhiệm vụ mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người, sử dụng các phương thức hoạt động do sự tương tác của các chương trình máy tính với không gian bên ngoài.
Có thể tự tin nói rằng việc sử dụng AMS trong các hoạt động hàng hải có triển vọng rộng lớn nhất và tất cả “nhờ” vào sự thù địch, khó đoán và quy mô của không gian biển. Điều đáng chú ý là khát khao chinh phục không gian biển không thể cưỡng lại, kết hợp với các giải pháp khoa học và công nghệ phức tạp và tiên tiến nhất, luôn là chìa khóa thành công.
AWS ngày càng trở nên phổ biến đối với các thủy thủ, trở thành một phần không thể thiếu của các hạm đội, nơi chúng chủ yếu được sử dụng trong các nhiệm vụ không gây chết người, chẳng hạn như trong hành động của tôi, để trinh sát, giám sát và thu thập thông tin. Nhưng các hệ thống biển tự trị có tiềm năng lớn nhất trong thế giới dưới nước. Thế giới dưới nước đang trở thành đấu trường tranh chấp ngày càng gay gắt, tranh giành tài nguyên biển ngày càng gay gắt, đồng thời có nhu cầu cao về đảm bảo an toàn cho các tuyến giao thông trên biển.
Còn tiếp...
tin tức