Прогрессируют быстрее смартфонов: возможности дронов, о которых мало кто знает

Прототипы беспилотных летательных аппаратов (БЛА) появились ещё в XIX веке, а одним из ранних примеров является Queen Bee — родоначальник всех дронов, созданный Реджинальдом Денни в 1935 году. Аппараты этой модели уже имели двигатели и могли выполнять полёты под дистанционным управлением.

История создания БЛА в нашей стране начинается с разработки небольших экспериментальных моделей. Один из наиболее известных проектов, «Пчела-1Т», был разработан в СССР в середине 1980-х годов коллективом конструкторов ОКБ имени Яковлева.

В основном дроны использовали в военных целях — их отправляли в зону боевых действий вместо разведчиков или в роли мишеней. В наши дни дроны применяются не только в работе вооружённых сил, но и в повседневной жизни. Задачи и возможности БЛА с каждым годом становятся обширнее, а способствуют этому процессу развивающиеся электронные технологии и искусственный интеллект. Сейчас беспилотники выполняют миссии, для которых раньше приходилось использовать вертолёты или самолёты.

Попробуем разобраться, какие задачи решают дроны и есть ли общее будущее у беспилотной авиационной системы и искусственного интеллекта.

От наблюдения до автоматизации

Сейчас беспилотники широко используются для мониторинга наземной обстановки, а также в специальных задачах. Идёт активная работа по исследованию возможностей транспортировки грузов при помощи БЛА.

— К сожалению, пока есть целый ряд технических и юридических ограничений, которые не позволяют сделать это вне формата конкурса или эксперимента, — отмечает ведущий инженер Центра «Авионика» Московского авиационного института Глеб Боярский.

Однако уже на данном этапе дроны используются для мониторинга строительных процессов, создания карт местности, предотвращения аварий, оценки состояния сельскохозяйственных угодий и электрических сетей.

В частности, благодаря компьютерному зрению дроны помогают получать качественное изображение с высоты птичьего полёта, позволяя определять границы участка, обследовать карьеры и состояние пород, проводить геологоразведку, а также создавать цифровые топографические планы посёлков и городов. При этом они могут самостоятельно планировать маршрут, классифицировать объекты на своём пути и избегать любых столкновений.

Также дроны принимают активное участие в аварийно-спасательных и восстановительных работах: с их помощью стало проще провести экспертизу, найти пострадавших и доставить грузы в зоны бедствий при пожарах, наводнениях, утечках радиоактивных веществ и крупных ДТП. Спасательные службы ищут потерявшихся людей с помощью дронов: благодаря внедрённым технологиям аппараты могут ориентироваться в лесах, сканировать местность вокруг. Чтобы беспилотник не разбился о деревья, используется специальное программное обеспечение.

Кроме того, дроны зарекомендовали себя и в качестве пастухов: они отслеживают перемещения животных и могут управлять целыми стадами, а некоторые аппараты способны даже удобрять землю.

Мозги для беспилотников

Перечисленные задачи стало гораздо проще решать при помощи искусственного интеллекта. Глеб Боярский уточняет, что ИИ только начинает активно применяться в серийных БЛА, и стороннему наблюдателю это внедрение может быть практически незаметно. Но только на первый взгляд.

— Нейросети значительно облегчают работу операторов БЛА в задачах поиска объектов на земле и в воздухе. Это существенно обогащает опыт применения дронов, — подчёркивает Боярский.

По его словам, в использовании ИИ для работы беспилотников можно отметить очевидные плюсы — например, повышение эффективности за счёт снижения рабочей нагрузки на оператора. Так, нейросеть берёт на себя задачу осмотра объектов в кадре, освобождая от этого человека, который, в свою очередь, может направить все ресурсы на пилотирование.

— В будущем, несомненно, роль нейронных сетей в составе бортового комплекса или наземных комплексов БЛА будет только расти, — убеждён эксперт.

В 2023 году российские учёные разработали гибридную нейросеть нового поколения для производства «мозгов» для беспилотников. Портативные ИИ-модули позволяют дронам анализировать данные о местности в режиме реального времени. Как отметили специалисты программы Национальной технологической инициативы, эта разработка значительно ускорит развитие беспилотных авиационных систем.

Новый подход позволит снять ряд барьеров, ограничивающих внедрение ИИ в отрасли БАС, считают специалисты.

— Система поможет справиться с ограничением поставок в Россию процессоров и графических карт, необходимых для разработки и использования моделей машинного обучения, а также с прекращением обслуживания зарубежными поставщиками действующих IT-систем. Наличие подобной технологии на рынке также поможет малым и крупным командам разработчиков БАС использовать в беспилотниках элементы ИИ современного класса с возможностью их упрощённого обучения, — рассказали в НТИ.

Позже подобную программу с нейросетью создали в Ростехе. Центральный научно-исследовательский институт «Циклон» разработал ИИ для оптических детекторов беспилотников, что позволило увеличить их дальность обнаружения на 40%.

Как объяснили в организации, нейросеть внедрит в БЛА технологии компьютерного зрения, которые позволят довести работу оптических средств до автоматизации. Для создания такой полезной программы в сфере обеспечения безопасности разработчики использовали сразу несколько оптимизированных нейросетей.

— Проект, реализованный специалистами по машинному обучению, продемонстрировал высокую эффективность и потенциал для дальнейшего развития в сфере обеспечения безопасности, — рассказал технический директор ЦНИИ «Циклон» Юрий Коваль.

По его словам, эту технологию можно применять как на объектах критической инфраструктуры, так и на частной территории для охраны.

Если темпы развития ИИ сохранятся, то в области беспилотных авиационных систем вскоре возникнут новые прорывные решения, которые в разы повысят эффективность и уровень автоматизации использования дронов в различных отраслях.

Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России