وجهة نظر وكالة الدفاع الأوروبية للأنظمة المستقلة: المفاهيم ووجهات النظر. الجزء 1
المزيد من الاستقلالية للأنظمة الأرضية
أثبتت أنظمة الأسلحة الأرضية ذات الوظائف المستقلة نفسها في القوات المسلحة ، والتي تستخدمها في مهام مختلفة ، بما في ذلك حماية الجنود أو المعسكرات الميدانية. ومع ذلك ، فإن إمكاناتهم التكنولوجية كبيرة ، وكذلك التحديات التي يواجهونها.
الاستقلالية المتنقلة البرية الروبوتات اليوم لا يزال يقتصر على وظائف بسيطة مثل "اتبعني" أو التنقل إلى الإحداثيات المتوسطة
أشهر فئة من الأنظمة ذات الوظائف المستقلة التي يتم نشرها حاليًا من قبل القوات المسلحة لبعض البلدان هي أنظمة الحماية النشطة (ACS) للمركبات المدرعة ، القادرة على تدمير الصواريخ المضادة للدبابات والصواريخ والقذائف غير الموجهة بشكل مستقل. عادة ما تكون SAZ عبارة عن مزيج من أجهزة استشعار الرادار أو الأشعة تحت الحمراء التي تكتشف المهاجمين ، مع نظام التحكم في الحرائق الذي يتتبع التهديدات ويقيمها ويصنفها.
العملية برمتها من لحظة الاكتشاف إلى لحظة إطلاق قذيفة مضادة مؤتمتة بالكامل ، لأن التدخل البشري يمكن أن يبطئها أو يجعل التشغيل في الوقت المناسب مستحيلًا تمامًا. المشغل ليس فقط قادرًا جسديًا على إعطاء الأمر بإطلاق القذيفة المضادة ، بل إنه لن يكون قادرًا حتى على التحكم في المراحل الفردية لهذه العملية. ومع ذلك ، يتم دائمًا برمجة ACS مسبقًا حتى يتمكن المستخدمون من التنبؤ بالظروف الدقيقة التي يجب أن يستجيب فيها النظام ويجب ألا يستجيب. أنواع التهديد التي ستؤدي إلى استجابة BAC معروفة مسبقًا ، أو على الأقل يمكن التنبؤ بها بدرجة عالية من اليقين.
تحكم مبادئ مماثلة أيضًا تشغيل أنظمة الأسلحة الأرضية المستقلة الأخرى ، مثل أنظمة اعتراض الصواريخ وقذائف المدفعية والألغام المستخدمة لحماية القواعد العسكرية في مناطق الحرب. وبالتالي يمكن اعتبار كل من أنظمة BAS وأنظمة الاعتراض أنظمة قائمة بذاتها لا تتطلب تدخل بشري بمجرد تفعيلها.
التحدي: استقلالية الروبوتات المتنقلة الأرضية
حتى الآن ، تُستخدم الأنظمة المتنقلة الأرضية عادةً للكشف عن الذخائر المتفجرة وإبطال مفعولها أو استطلاع التضاريس أو المباني. في كلتا الحالتين ، يتم التحكم في الروبوتات عن بُعد والتحكم فيها بواسطة المشغلين (على الرغم من أن بعض الروبوتات يمكنها أداء مهام بسيطة ، مثل الانتقال من نقطة إلى أخرى ، دون مساعدة بشرية مستمرة). "السبب وراء أهمية المشاركة البشرية هو أن الروبوتات المتنقلة الأرضية تواجه صعوبة كبيرة في العمل بشكل مستقل في تضاريس معقدة وغير متوقعة. قم بتشغيل مركبة تتحرك بشكل مستقل عبر ساحة المعركة ، حيث يجب أن تتجنب العقبات ، وتتجول بأشياء متحركة وتكون تحت نيران العدو. قال ماريك كالبارتشيك من وكالة الدفاع الأوروبية (EDA): لذلك ، لا يزال استقلالية الروبوتات الأرضية اليوم مقصورة على الوظائف البسيطة ، على سبيل المثال ، "اتبع ساي" والتنقل وفقًا لإحداثيات معينة. يمكن استخدام ميزة "اتبعني" من قبل المركبات غير المأهولة لمتابعة مركبة أخرى أو جندي آخر ، بينما يسمح نظام الملاحة عبر نقطة الطريق للمركبة باستخدام الإحداثيات (التي يحددها المشغل أو المخزنة بواسطة النظام) للوصول إلى الوجهة المرغوبة. في كلتا الحالتين ، تستخدم السيارة غير المأهولة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو الرادار أو التوقيعات المرئية أو الكهرومغناطيسية أو قنوات الراديو لمتابعة القيادة أو على طول مسار محدد / محفوظ.
اختيار الجندي
من وجهة نظر تشغيلية ، عادة ما يكون الغرض من استخدام هذه الوظائف المستقلة هو ما يلي:
• الحد من المخاطر التي يتعرض لها الجنود في المناطق الخطرة من خلال استبدال السائقين بمركبات بدون طيار أو مجموعات قيادة بدون طيار بوظيفة القوافل المستقلة ، أو
• تقديم الدعم للقوات في المناطق النائية.
تعتمد كلتا الوظيفتين عمومًا على ما يسمى بعنصر "تجنب العوائق" لتجنب الاصطدامات بالعوائق. نظرًا للتضاريس المعقدة وشكل التضاريس الفردية (التلال والوديان والأنهار والأشجار وما إلى ذلك) ، يجب أن يشتمل نظام الملاحة النقطي المستخدم في المنصات الأرضية على رادار ليزر أو ليدار (LiDAR - اكتشاف الضوء وتحديد المدى) أو أن يكون قادرًا على استخدام الخرائط مسبقة التحميل. ومع ذلك ، نظرًا لأن الليدار يعتمد على أجهزة استشعار نشطة وبالتالي يسهل اكتشافه ، تركز الأبحاث حاليًا على أنظمة التصوير المنفعل. على الرغم من أن الخرائط المحملة مسبقًا كافية عندما تعمل المركبات غير المأهولة في بيئات معروفة جيدًا تتوفر لها بالفعل خرائط تفصيلية (على سبيل المثال ، مراقبة وحماية الحدود أو البنية التحتية الحيوية). ومع ذلك ، في كل مرة يتعين على الروبوتات الأرضية الدخول إلى مساحة معقدة وغير متوقعة ، فإن الليدار ضروري للتنقل عبر النقاط الوسيطة. تكمن المشكلة في أن ليدار أيضًا قيودًا ، أي أنه لا يمكن ضمان موثوقيتها إلا للمركبات غير المأهولة التي تعمل في تضاريس بسيطة نسبيًا.
لذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث والتطوير في هذا المجال. تحقيقا لهذه الغاية ، تم تطوير العديد من النماذج الأولية للعروض التقنية ، مثل ADM-H أو EuroSWARM ، من أجل استكشاف واختبار وإظهار ميزات أكثر تقدمًا ، بما في ذلك الملاحة المستقلة أو التعاون بين الأنظمة غير المأهولة. ومع ذلك ، لا تزال هذه العينات في مرحلة مبكرة من البحث.
العديد من الصعوبات تنتظرنا
إن قيود الليدار ليست هي المشكلة الوحيدة التي تواجهها الروبوتات المتنقلة الأرضية (HMRs). وفقًا لدراسة "التوافق الإقليمي وتكامل الأنظمة الأرضية غير المأهولة" ودراسة "تحديد جميع المتطلبات الفنية ومتطلبات السلامة الرئيسية للمركبات العسكرية بدون طيار عند العمل في مهمة مشتركة تشتمل على أنظمة مأهولة وغير مأهولة" (SafeMUVe) ، بتمويل من وكالة الدفاع الأوروبية ، التحديات والفرص يمكن تقسيمها إلى خمس فئات مختلفة:
1 - تشغيلية: هناك العديد من المهام المحتملة التي يمكن أخذها في الاعتبار بالنسبة للروبوتات الأرضية المتنقلة ذات الوظائف المستقلة (مركز اتصالات ، مراقبة ، استطلاع للمناطق والطرق ، إخلاء الجرحى ، استطلاع أسلحة الدمار الشامل ، متابعة القائد بحمولة ، مرافقة الإمدادات ، تطهير الطرق ، وما إلى ذلك) ، ولكن المفاهيم التشغيلية لدعم كل هذا لا تزال غير متوفرة. وبالتالي ، يصعب على مطوري الروبوتات المتنقلة الأرضية ذات الوظائف المستقلة تطوير أنظمة تلبي بدقة متطلبات الجيش. يمكن أن يؤدي تنظيم منتديات أو مجموعات عمل لمستخدمي المركبات غير المأهولة ذات الوظائف المستقلة إلى حل هذه المشكلة.
2. التقنية: الفوائد المحتملة لـ HMR مع الوظائف المستقلة مهمة للغاية ، ولكن هناك عقبات تقنية لا تزال بحاجة إلى التغلب عليها. اعتمادًا على المهمة المقصودة ، يمكن تزويد الرنين المغناطيسي النووي بمجموعات مختلفة من المعدات الموجودة على متن الطائرة (أجهزة استشعار للاستطلاع والمراقبة أو المراقبة والكشف عن أسلحة الدمار الشامل ، والمتلاعبين للتعامل مع المتفجرات أو أنظمة الأسلحة ، وأنظمة الملاحة والتوجيه) ، وجمع المعلومات مجموعات ومجموعات تحكم المشغل ومعدات التحكم. هذا يعني أن هناك حاجة ماسة إلى بعض التقنيات التخريبية ، مثل اتخاذ القرار / الحوسبة المعرفية ، والتفاعل بين الإنسان والآلة ، وتصور الكمبيوتر ، وتكنولوجيا البطاريات ، أو جمع المعلومات التعاوني. على وجه الخصوص ، فإن البيئة غير المهيكلة والمتنازع عليها تجعل الملاحة والتوجيه صعبة للغاية. هنا من الضروري التحرك على طول مسار تطوير مستشعرات جديدة (كاشفات نيوترونية حرارية ، مقاييس تداخل تعتمد على تكنولوجيا الذرة فائقة التبريد ، مشغلات تحكم وإدارة ذكية ، مستشعرات الحث الكهرومغناطيسي المتقدمة ، مطياف الأشعة تحت الحمراء) والأساليب ، على سبيل المثال ، SLAM اللامركزية والتعاونية ( التعريب المتزامن ورسم الخرائط - التعريب المتزامن ورسم الخرائط) ومسح التضاريس ثلاثي الأبعاد والملاحة النسبية والتكامل والدمج المتقدم لبيانات المستشعرات الحالية والتنقل بمساعدة الرؤية. لا تكمن المشكلة في الطبيعة التكنولوجية إلى حد كبير ، حيث أن معظم هذه التقنيات مستخدمة بالفعل في المجال المدني ، ولكن في البيئة التنظيمية. في الواقع ، لا يمكن استخدام هذه التقنيات على الفور لأغراض عسكرية ، حيث يجب تكييفها مع متطلبات عسكرية محددة.
هذا هو بالتحديد هدف برنامج البحث الاستراتيجي المتكامل لأسرة الذي طورته EOA ، وهي أداة يمكن أن توفر الحلول اللازمة. داخل OSRA ، يتم تطوير العديد من اللبنات التقنية المزعومة أو TBBs (لبنات البناء التكنولوجية) ، والتي ينبغي أن تقضي على الفجوات التكنولوجية المرتبطة بالروبوتات الأرضية ، على سبيل المثال: الإجراءات المشتركة للمنصات المأهولة وغير المأهولة ، والتفاعل التكيفي بين شخص و نظام غير مأهول بمستويات مختلفة من الاستقلالية ؛ نظام التحكم والتشخيص ؛ واجهات مستخدم جديدة ؛ الملاحة في غياب إشارات الأقمار الصناعية ؛ التوجيه المستقل والآلي والملاحة والتحكم وخوارزميات اتخاذ القرار للمنصات المأهولة وغير المأهولة ؛ السيطرة على العديد من الروبوتات وأعمالهم المشتركة ؛ التوجيه عالي الدقة والسيطرة على الأسلحة ؛ أنظمة التصوير النشطة الذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة لاتخاذ القرار. كل TVV مملوكة لمجموعة خاصة أو CapTech ، والتي تضم خبراء من الدولة والصناعة والأوساط الأكاديمية. تتمثل مهمة كل مجموعة CapTech في تطوير خارطة طريق لبرنامج TVB الخاص بهم.
3. التنظيمية / القانونية: من العوائق الكبيرة التي تحول دون نشر الأنظمة المستقلة في الجيش عدم وجود منهجيات تحقق وتقييم مناسبة أو عمليات اعتماد ضرورية للتحقق من أنه حتى الروبوت المتحرك الذي يحتوي على أبسط الوظائف المستقلة قادر على العمل بشكل صحيح وآمن حتى في بيئة معادية ومعقدة. في المجال المدني ، تواجه السيارات ذاتية القيادة نفس التحديات. وفقًا لدراسة SafeMUVe ، فإن الثغرة الرئيسية التي تم تحديدها فيما يتعلق بمعايير محددة / أفضل الممارسات تكمن في الوحدات النمطية المرتبطة بمستوى أعلى من الاستقلالية ، وهي "الأتمتة" و "دمج البيانات". لا تزال الوحدات النمطية مثل الإدراك البيئي ، والتوطين ورسم الخرائط ، والمراقبة (اتخاذ القرار) ، وتخطيط المرور ، وما إلى ذلك ، في مستويات متوسطة من الجاهزية التكنولوجية ، وعلى الرغم من وجود العديد من الحلول والخوارزميات المصممة لأداء مهام مختلفة ، ولكن لا يوجد معيار حتى الآن متوفرة. في هذا الصدد ، هناك أيضًا تراكم فيما يتعلق بالتحقق من هذه الوحدات واعتمادها ، والتي تمت معالجتها جزئيًا بواسطة مبادرة ENABLE-S3 الأوروبية. كانت شبكة مراكز الاختبار التي أنشأتها EOA مؤخرًا خطوة أولى في الاتجاه الصحيح. وهذا يسمح للمراكز الوطنية بتنفيذ مبادرات مشتركة للتحضير لاختبار التقنيات الواعدة ، على سبيل المثال ، في مجال الروبوتات.
المركبات المدرعة AMV أثناء اختبار عمود من المركبات المستقلة في ELROB 2018 (متغير AMV 8x8 مع سقف مرتفع يتبعه مركبة Patria AMV ذاتية القيادة)
4. الموظفين: سيتطلب الاستخدام الموسع للأنظمة الأرضية غير المأهولة والمستقلة تغييرات في التعليم العسكري ، بما في ذلك تدريب المشغلين. بادئ ذي بدء ، يحتاج الأفراد العسكريون إلى فهم المبادئ الفنية لاستقلالية النظام من أجل تشغيله والتحكم فيه بشكل صحيح ، إذا لزم الأمر. يُعد خلق الثقة بين المستخدم والنظام المستقل شرطًا أساسيًا لتوسيع نطاق استخدام الأنظمة الأرضية مع مستوى أعلى من الاستقلالية.
5. المالية: في حين أن اللاعبين التجاريين العالميين مثل Uber أو Google أو Tesla أو Toyota يستثمرون مليارات اليورو في تطوير المركبات غير المأهولة ، فإن الجيش ينفق مبالغ أكثر تواضعًا على الأنظمة الأرضية غير المأهولة ، والتي يتم توزيعها أيضًا بين البلدان التي لديها خططها الوطنية الخاصة بها. تطوير مثل هذه المنصات. يجب أن يساعد صندوق الدفاع الأوروبي الناشئ في توحيد التمويل ودعم نهج تعاوني لتطوير الروبوتات المتنقلة الأرضية بميزات مستقلة أكثر تقدمًا.
عمل الوكالة الأوروبية
نشطت EOA في مجال الروبوتات المتنقلة الأرضية لعدة سنوات. تم تطوير جوانب تكنولوجية خاصة مثل رسم الخرائط ، وتخطيط الطريق ، ومتابعة القيادة أو تجنب العوائق في مشاريع بحثية تعاونية مثل SAM-UGV أو HyMUP ؛ كلاهما بتمويل مشترك من قبل فرنسا وألمانيا.
يهدف مشروع SAM-UGV إلى تطوير نموذج عرض تقني قائم بذاته يعتمد على منصة أرضية متنقلة تتميز بهيكل معياري لكل من الأجهزة والبرامج. على وجه الخصوص ، تحقق نموذج العرض التوضيحي للتكنولوجيا من صحة مفهوم الاستقلالية القابلة للتطوير (التبديل بين جهاز التحكم عن بُعد ، والاستقلالية شبه الذاتية ، والاستقلالية الكاملة). تم تطوير مشروع SAM-UGV كجزء من مشروع HyMUP ، والذي أكد إمكانية تنفيذ مهام قتالية بواسطة أنظمة غير مأهولة بالتنسيق مع المركبات المأهولة الموجودة.
بالإضافة إلى ذلك ، تتم حاليًا معالجة قضايا حماية الأنظمة المستقلة من التداخل المتعمد ، وتطوير متطلبات السلامة للمهام المختلطة وتوحيد HMP ضمن مشروع PASEI وفي دراسات SafeMUVe و SUGV ، على التوالي.
على الماء وتحت الماء
تعد الأنظمة البحرية المؤتمتة عنصرًا رئيسيًا في تحديث وتحويل القوات البحرية ، ويمكنها تغيير هيكل ونموذج الأساطيل المتقدمة تقنيًا بشكل أساسي ، مما سيسمح لها بأن تصبح قوة أكثر ديناميكية ، وتستجيب بشكل أسرع لنطاق دائم التوسع من التهديدات.
الأنظمة البحرية الآلية (AMS) لها تأثير كبير على طبيعة الحرب ، وفي كل مكان. يتيح التوافر الواسع النطاق للمكونات والتقنيات التي يمكن استخدامها في الأنظمة العسكرية وخفض تكاليفها لعدد متزايد من الجهات الحكومية وغير الحكومية الوصول إلى مياه محيطات العالم. في السنوات الأخيرة ، زاد عدد AMS التي يتم تشغيلها عدة مرات ، وبالتالي من الضروري تنفيذ البرامج والمشاريع المناسبة التي من شأنها تزويد الأساطيل بالتكنولوجيات والقدرات اللازمة لضمان الملاحة الآمنة والحرة في البحار والمحيطات.
إن تأثير الأنظمة المستقلة بالكامل قوي بالفعل لدرجة أن أي صناعة دفاعية تفوت هذا الاختراق التكنولوجي ستفقد أيضًا التطورات التكنولوجية المستقبلية. يمكن استخدام الأنظمة غير المأهولة والمستقلة بنجاح كبير في المجال العسكري لأداء مهام معقدة وصعبة ، خاصة في ظروف معادية وغير متوقعة ، كما توضح البيئة البحرية بوضوح. من السهل تحدي العالم البحري ، وغالبًا ما يكون مجهولًا ويصعب التنقل فيه ، ويمكن أن تساعد هذه الأنظمة المستقلة في التغلب على بعض هذه التحديات. لديهم القدرة على أداء المهام دون تدخل بشري مباشر ، وذلك باستخدام أنماط التشغيل بسبب تفاعل برامج الكمبيوتر مع الفضاء الخارجي.
يمكن القول بثقة أن استخدام مقياس الدعم الكلي في العمليات البحرية له آفاق أوسع وكل ذلك "بفضل" العداء وعدم القدرة على التنبؤ وحجم المساحة البحرية. وتجدر الإشارة إلى أن التعطش الذي لا يمكن كبته لغزو المساحات البحرية ، إلى جانب الحلول العلمية والتكنولوجية الأكثر تعقيدًا وتطورًا ، كان دائمًا مفتاح النجاح.
تكتسب AWS المزيد والمزيد من الشعبية بين البحارة ، لتصبح جزءًا لا يتجزأ من الأساطيل ، حيث يتم استخدامها بشكل أساسي في مهام غير مميتة ، على سبيل المثال ، في الأعمال المتعلقة بالألغام ، للاستطلاع والمراقبة وجمع المعلومات. لكن الأنظمة البحرية المستقلة تتمتع بإمكانيات أكبر في عالم ما تحت الماء. أصبح العالم تحت الماء ساحة نزاعات شرسة على نحو متزايد ، ويتزايد الصراع على الموارد البحرية ، وفي نفس الوقت هناك حاجة ماسة لضمان سلامة طرق الاتصال البحرية.
يتبع...
أثبتت أنظمة الأسلحة الأرضية ذات الوظائف المستقلة نفسها في القوات المسلحة ، والتي تستخدمها في مهام مختلفة ، بما في ذلك حماية الجنود أو المعسكرات الميدانية. ومع ذلك ، فإن إمكاناتهم التكنولوجية كبيرة ، وكذلك التحديات التي يواجهونها.
الاستقلالية المتنقلة البرية الروبوتات اليوم لا يزال يقتصر على وظائف بسيطة مثل "اتبعني" أو التنقل إلى الإحداثيات المتوسطة
أشهر فئة من الأنظمة ذات الوظائف المستقلة التي يتم نشرها حاليًا من قبل القوات المسلحة لبعض البلدان هي أنظمة الحماية النشطة (ACS) للمركبات المدرعة ، القادرة على تدمير الصواريخ المضادة للدبابات والصواريخ والقذائف غير الموجهة بشكل مستقل. عادة ما تكون SAZ عبارة عن مزيج من أجهزة استشعار الرادار أو الأشعة تحت الحمراء التي تكتشف المهاجمين ، مع نظام التحكم في الحرائق الذي يتتبع التهديدات ويقيمها ويصنفها.
العملية برمتها من لحظة الاكتشاف إلى لحظة إطلاق قذيفة مضادة مؤتمتة بالكامل ، لأن التدخل البشري يمكن أن يبطئها أو يجعل التشغيل في الوقت المناسب مستحيلًا تمامًا. المشغل ليس فقط قادرًا جسديًا على إعطاء الأمر بإطلاق القذيفة المضادة ، بل إنه لن يكون قادرًا حتى على التحكم في المراحل الفردية لهذه العملية. ومع ذلك ، يتم دائمًا برمجة ACS مسبقًا حتى يتمكن المستخدمون من التنبؤ بالظروف الدقيقة التي يجب أن يستجيب فيها النظام ويجب ألا يستجيب. أنواع التهديد التي ستؤدي إلى استجابة BAC معروفة مسبقًا ، أو على الأقل يمكن التنبؤ بها بدرجة عالية من اليقين.
تحكم مبادئ مماثلة أيضًا تشغيل أنظمة الأسلحة الأرضية المستقلة الأخرى ، مثل أنظمة اعتراض الصواريخ وقذائف المدفعية والألغام المستخدمة لحماية القواعد العسكرية في مناطق الحرب. وبالتالي يمكن اعتبار كل من أنظمة BAS وأنظمة الاعتراض أنظمة قائمة بذاتها لا تتطلب تدخل بشري بمجرد تفعيلها.
التحدي: استقلالية الروبوتات المتنقلة الأرضية
حتى الآن ، تُستخدم الأنظمة المتنقلة الأرضية عادةً للكشف عن الذخائر المتفجرة وإبطال مفعولها أو استطلاع التضاريس أو المباني. في كلتا الحالتين ، يتم التحكم في الروبوتات عن بُعد والتحكم فيها بواسطة المشغلين (على الرغم من أن بعض الروبوتات يمكنها أداء مهام بسيطة ، مثل الانتقال من نقطة إلى أخرى ، دون مساعدة بشرية مستمرة). "السبب وراء أهمية المشاركة البشرية هو أن الروبوتات المتنقلة الأرضية تواجه صعوبة كبيرة في العمل بشكل مستقل في تضاريس معقدة وغير متوقعة. قم بتشغيل مركبة تتحرك بشكل مستقل عبر ساحة المعركة ، حيث يجب أن تتجنب العقبات ، وتتجول بأشياء متحركة وتكون تحت نيران العدو. قال ماريك كالبارتشيك من وكالة الدفاع الأوروبية (EDA): لذلك ، لا يزال استقلالية الروبوتات الأرضية اليوم مقصورة على الوظائف البسيطة ، على سبيل المثال ، "اتبع ساي" والتنقل وفقًا لإحداثيات معينة. يمكن استخدام ميزة "اتبعني" من قبل المركبات غير المأهولة لمتابعة مركبة أخرى أو جندي آخر ، بينما يسمح نظام الملاحة عبر نقطة الطريق للمركبة باستخدام الإحداثيات (التي يحددها المشغل أو المخزنة بواسطة النظام) للوصول إلى الوجهة المرغوبة. في كلتا الحالتين ، تستخدم السيارة غير المأهولة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو الرادار أو التوقيعات المرئية أو الكهرومغناطيسية أو قنوات الراديو لمتابعة القيادة أو على طول مسار محدد / محفوظ.
اختيار الجندي
من وجهة نظر تشغيلية ، عادة ما يكون الغرض من استخدام هذه الوظائف المستقلة هو ما يلي:
• الحد من المخاطر التي يتعرض لها الجنود في المناطق الخطرة من خلال استبدال السائقين بمركبات بدون طيار أو مجموعات قيادة بدون طيار بوظيفة القوافل المستقلة ، أو
• تقديم الدعم للقوات في المناطق النائية.
تعتمد كلتا الوظيفتين عمومًا على ما يسمى بعنصر "تجنب العوائق" لتجنب الاصطدامات بالعوائق. نظرًا للتضاريس المعقدة وشكل التضاريس الفردية (التلال والوديان والأنهار والأشجار وما إلى ذلك) ، يجب أن يشتمل نظام الملاحة النقطي المستخدم في المنصات الأرضية على رادار ليزر أو ليدار (LiDAR - اكتشاف الضوء وتحديد المدى) أو أن يكون قادرًا على استخدام الخرائط مسبقة التحميل. ومع ذلك ، نظرًا لأن الليدار يعتمد على أجهزة استشعار نشطة وبالتالي يسهل اكتشافه ، تركز الأبحاث حاليًا على أنظمة التصوير المنفعل. على الرغم من أن الخرائط المحملة مسبقًا كافية عندما تعمل المركبات غير المأهولة في بيئات معروفة جيدًا تتوفر لها بالفعل خرائط تفصيلية (على سبيل المثال ، مراقبة وحماية الحدود أو البنية التحتية الحيوية). ومع ذلك ، في كل مرة يتعين على الروبوتات الأرضية الدخول إلى مساحة معقدة وغير متوقعة ، فإن الليدار ضروري للتنقل عبر النقاط الوسيطة. تكمن المشكلة في أن ليدار أيضًا قيودًا ، أي أنه لا يمكن ضمان موثوقيتها إلا للمركبات غير المأهولة التي تعمل في تضاريس بسيطة نسبيًا.
لذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث والتطوير في هذا المجال. تحقيقا لهذه الغاية ، تم تطوير العديد من النماذج الأولية للعروض التقنية ، مثل ADM-H أو EuroSWARM ، من أجل استكشاف واختبار وإظهار ميزات أكثر تقدمًا ، بما في ذلك الملاحة المستقلة أو التعاون بين الأنظمة غير المأهولة. ومع ذلك ، لا تزال هذه العينات في مرحلة مبكرة من البحث.
العديد من الصعوبات تنتظرنا
إن قيود الليدار ليست هي المشكلة الوحيدة التي تواجهها الروبوتات المتنقلة الأرضية (HMRs). وفقًا لدراسة "التوافق الإقليمي وتكامل الأنظمة الأرضية غير المأهولة" ودراسة "تحديد جميع المتطلبات الفنية ومتطلبات السلامة الرئيسية للمركبات العسكرية بدون طيار عند العمل في مهمة مشتركة تشتمل على أنظمة مأهولة وغير مأهولة" (SafeMUVe) ، بتمويل من وكالة الدفاع الأوروبية ، التحديات والفرص يمكن تقسيمها إلى خمس فئات مختلفة:
1 - تشغيلية: هناك العديد من المهام المحتملة التي يمكن أخذها في الاعتبار بالنسبة للروبوتات الأرضية المتنقلة ذات الوظائف المستقلة (مركز اتصالات ، مراقبة ، استطلاع للمناطق والطرق ، إخلاء الجرحى ، استطلاع أسلحة الدمار الشامل ، متابعة القائد بحمولة ، مرافقة الإمدادات ، تطهير الطرق ، وما إلى ذلك) ، ولكن المفاهيم التشغيلية لدعم كل هذا لا تزال غير متوفرة. وبالتالي ، يصعب على مطوري الروبوتات المتنقلة الأرضية ذات الوظائف المستقلة تطوير أنظمة تلبي بدقة متطلبات الجيش. يمكن أن يؤدي تنظيم منتديات أو مجموعات عمل لمستخدمي المركبات غير المأهولة ذات الوظائف المستقلة إلى حل هذه المشكلة.
2. التقنية: الفوائد المحتملة لـ HMR مع الوظائف المستقلة مهمة للغاية ، ولكن هناك عقبات تقنية لا تزال بحاجة إلى التغلب عليها. اعتمادًا على المهمة المقصودة ، يمكن تزويد الرنين المغناطيسي النووي بمجموعات مختلفة من المعدات الموجودة على متن الطائرة (أجهزة استشعار للاستطلاع والمراقبة أو المراقبة والكشف عن أسلحة الدمار الشامل ، والمتلاعبين للتعامل مع المتفجرات أو أنظمة الأسلحة ، وأنظمة الملاحة والتوجيه) ، وجمع المعلومات مجموعات ومجموعات تحكم المشغل ومعدات التحكم. هذا يعني أن هناك حاجة ماسة إلى بعض التقنيات التخريبية ، مثل اتخاذ القرار / الحوسبة المعرفية ، والتفاعل بين الإنسان والآلة ، وتصور الكمبيوتر ، وتكنولوجيا البطاريات ، أو جمع المعلومات التعاوني. على وجه الخصوص ، فإن البيئة غير المهيكلة والمتنازع عليها تجعل الملاحة والتوجيه صعبة للغاية. هنا من الضروري التحرك على طول مسار تطوير مستشعرات جديدة (كاشفات نيوترونية حرارية ، مقاييس تداخل تعتمد على تكنولوجيا الذرة فائقة التبريد ، مشغلات تحكم وإدارة ذكية ، مستشعرات الحث الكهرومغناطيسي المتقدمة ، مطياف الأشعة تحت الحمراء) والأساليب ، على سبيل المثال ، SLAM اللامركزية والتعاونية ( التعريب المتزامن ورسم الخرائط - التعريب المتزامن ورسم الخرائط) ومسح التضاريس ثلاثي الأبعاد والملاحة النسبية والتكامل والدمج المتقدم لبيانات المستشعرات الحالية والتنقل بمساعدة الرؤية. لا تكمن المشكلة في الطبيعة التكنولوجية إلى حد كبير ، حيث أن معظم هذه التقنيات مستخدمة بالفعل في المجال المدني ، ولكن في البيئة التنظيمية. في الواقع ، لا يمكن استخدام هذه التقنيات على الفور لأغراض عسكرية ، حيث يجب تكييفها مع متطلبات عسكرية محددة.
هذا هو بالتحديد هدف برنامج البحث الاستراتيجي المتكامل لأسرة الذي طورته EOA ، وهي أداة يمكن أن توفر الحلول اللازمة. داخل OSRA ، يتم تطوير العديد من اللبنات التقنية المزعومة أو TBBs (لبنات البناء التكنولوجية) ، والتي ينبغي أن تقضي على الفجوات التكنولوجية المرتبطة بالروبوتات الأرضية ، على سبيل المثال: الإجراءات المشتركة للمنصات المأهولة وغير المأهولة ، والتفاعل التكيفي بين شخص و نظام غير مأهول بمستويات مختلفة من الاستقلالية ؛ نظام التحكم والتشخيص ؛ واجهات مستخدم جديدة ؛ الملاحة في غياب إشارات الأقمار الصناعية ؛ التوجيه المستقل والآلي والملاحة والتحكم وخوارزميات اتخاذ القرار للمنصات المأهولة وغير المأهولة ؛ السيطرة على العديد من الروبوتات وأعمالهم المشتركة ؛ التوجيه عالي الدقة والسيطرة على الأسلحة ؛ أنظمة التصوير النشطة الذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة لاتخاذ القرار. كل TVV مملوكة لمجموعة خاصة أو CapTech ، والتي تضم خبراء من الدولة والصناعة والأوساط الأكاديمية. تتمثل مهمة كل مجموعة CapTech في تطوير خارطة طريق لبرنامج TVB الخاص بهم.
3. التنظيمية / القانونية: من العوائق الكبيرة التي تحول دون نشر الأنظمة المستقلة في الجيش عدم وجود منهجيات تحقق وتقييم مناسبة أو عمليات اعتماد ضرورية للتحقق من أنه حتى الروبوت المتحرك الذي يحتوي على أبسط الوظائف المستقلة قادر على العمل بشكل صحيح وآمن حتى في بيئة معادية ومعقدة. في المجال المدني ، تواجه السيارات ذاتية القيادة نفس التحديات. وفقًا لدراسة SafeMUVe ، فإن الثغرة الرئيسية التي تم تحديدها فيما يتعلق بمعايير محددة / أفضل الممارسات تكمن في الوحدات النمطية المرتبطة بمستوى أعلى من الاستقلالية ، وهي "الأتمتة" و "دمج البيانات". لا تزال الوحدات النمطية مثل الإدراك البيئي ، والتوطين ورسم الخرائط ، والمراقبة (اتخاذ القرار) ، وتخطيط المرور ، وما إلى ذلك ، في مستويات متوسطة من الجاهزية التكنولوجية ، وعلى الرغم من وجود العديد من الحلول والخوارزميات المصممة لأداء مهام مختلفة ، ولكن لا يوجد معيار حتى الآن متوفرة. في هذا الصدد ، هناك أيضًا تراكم فيما يتعلق بالتحقق من هذه الوحدات واعتمادها ، والتي تمت معالجتها جزئيًا بواسطة مبادرة ENABLE-S3 الأوروبية. كانت شبكة مراكز الاختبار التي أنشأتها EOA مؤخرًا خطوة أولى في الاتجاه الصحيح. وهذا يسمح للمراكز الوطنية بتنفيذ مبادرات مشتركة للتحضير لاختبار التقنيات الواعدة ، على سبيل المثال ، في مجال الروبوتات.
المركبات المدرعة AMV أثناء اختبار عمود من المركبات المستقلة في ELROB 2018 (متغير AMV 8x8 مع سقف مرتفع يتبعه مركبة Patria AMV ذاتية القيادة)
4. الموظفين: سيتطلب الاستخدام الموسع للأنظمة الأرضية غير المأهولة والمستقلة تغييرات في التعليم العسكري ، بما في ذلك تدريب المشغلين. بادئ ذي بدء ، يحتاج الأفراد العسكريون إلى فهم المبادئ الفنية لاستقلالية النظام من أجل تشغيله والتحكم فيه بشكل صحيح ، إذا لزم الأمر. يُعد خلق الثقة بين المستخدم والنظام المستقل شرطًا أساسيًا لتوسيع نطاق استخدام الأنظمة الأرضية مع مستوى أعلى من الاستقلالية.
5. المالية: في حين أن اللاعبين التجاريين العالميين مثل Uber أو Google أو Tesla أو Toyota يستثمرون مليارات اليورو في تطوير المركبات غير المأهولة ، فإن الجيش ينفق مبالغ أكثر تواضعًا على الأنظمة الأرضية غير المأهولة ، والتي يتم توزيعها أيضًا بين البلدان التي لديها خططها الوطنية الخاصة بها. تطوير مثل هذه المنصات. يجب أن يساعد صندوق الدفاع الأوروبي الناشئ في توحيد التمويل ودعم نهج تعاوني لتطوير الروبوتات المتنقلة الأرضية بميزات مستقلة أكثر تقدمًا.
عمل الوكالة الأوروبية
نشطت EOA في مجال الروبوتات المتنقلة الأرضية لعدة سنوات. تم تطوير جوانب تكنولوجية خاصة مثل رسم الخرائط ، وتخطيط الطريق ، ومتابعة القيادة أو تجنب العوائق في مشاريع بحثية تعاونية مثل SAM-UGV أو HyMUP ؛ كلاهما بتمويل مشترك من قبل فرنسا وألمانيا.
يهدف مشروع SAM-UGV إلى تطوير نموذج عرض تقني قائم بذاته يعتمد على منصة أرضية متنقلة تتميز بهيكل معياري لكل من الأجهزة والبرامج. على وجه الخصوص ، تحقق نموذج العرض التوضيحي للتكنولوجيا من صحة مفهوم الاستقلالية القابلة للتطوير (التبديل بين جهاز التحكم عن بُعد ، والاستقلالية شبه الذاتية ، والاستقلالية الكاملة). تم تطوير مشروع SAM-UGV كجزء من مشروع HyMUP ، والذي أكد إمكانية تنفيذ مهام قتالية بواسطة أنظمة غير مأهولة بالتنسيق مع المركبات المأهولة الموجودة.
بالإضافة إلى ذلك ، تتم حاليًا معالجة قضايا حماية الأنظمة المستقلة من التداخل المتعمد ، وتطوير متطلبات السلامة للمهام المختلطة وتوحيد HMP ضمن مشروع PASEI وفي دراسات SafeMUVe و SUGV ، على التوالي.
على الماء وتحت الماء
تعد الأنظمة البحرية المؤتمتة عنصرًا رئيسيًا في تحديث وتحويل القوات البحرية ، ويمكنها تغيير هيكل ونموذج الأساطيل المتقدمة تقنيًا بشكل أساسي ، مما سيسمح لها بأن تصبح قوة أكثر ديناميكية ، وتستجيب بشكل أسرع لنطاق دائم التوسع من التهديدات.
الأنظمة البحرية الآلية (AMS) لها تأثير كبير على طبيعة الحرب ، وفي كل مكان. يتيح التوافر الواسع النطاق للمكونات والتقنيات التي يمكن استخدامها في الأنظمة العسكرية وخفض تكاليفها لعدد متزايد من الجهات الحكومية وغير الحكومية الوصول إلى مياه محيطات العالم. في السنوات الأخيرة ، زاد عدد AMS التي يتم تشغيلها عدة مرات ، وبالتالي من الضروري تنفيذ البرامج والمشاريع المناسبة التي من شأنها تزويد الأساطيل بالتكنولوجيات والقدرات اللازمة لضمان الملاحة الآمنة والحرة في البحار والمحيطات.
إن تأثير الأنظمة المستقلة بالكامل قوي بالفعل لدرجة أن أي صناعة دفاعية تفوت هذا الاختراق التكنولوجي ستفقد أيضًا التطورات التكنولوجية المستقبلية. يمكن استخدام الأنظمة غير المأهولة والمستقلة بنجاح كبير في المجال العسكري لأداء مهام معقدة وصعبة ، خاصة في ظروف معادية وغير متوقعة ، كما توضح البيئة البحرية بوضوح. من السهل تحدي العالم البحري ، وغالبًا ما يكون مجهولًا ويصعب التنقل فيه ، ويمكن أن تساعد هذه الأنظمة المستقلة في التغلب على بعض هذه التحديات. لديهم القدرة على أداء المهام دون تدخل بشري مباشر ، وذلك باستخدام أنماط التشغيل بسبب تفاعل برامج الكمبيوتر مع الفضاء الخارجي.
يمكن القول بثقة أن استخدام مقياس الدعم الكلي في العمليات البحرية له آفاق أوسع وكل ذلك "بفضل" العداء وعدم القدرة على التنبؤ وحجم المساحة البحرية. وتجدر الإشارة إلى أن التعطش الذي لا يمكن كبته لغزو المساحات البحرية ، إلى جانب الحلول العلمية والتكنولوجية الأكثر تعقيدًا وتطورًا ، كان دائمًا مفتاح النجاح.
تكتسب AWS المزيد والمزيد من الشعبية بين البحارة ، لتصبح جزءًا لا يتجزأ من الأساطيل ، حيث يتم استخدامها بشكل أساسي في مهام غير مميتة ، على سبيل المثال ، في الأعمال المتعلقة بالألغام ، للاستطلاع والمراقبة وجمع المعلومات. لكن الأنظمة البحرية المستقلة تتمتع بإمكانيات أكبر في عالم ما تحت الماء. أصبح العالم تحت الماء ساحة نزاعات شرسة على نحو متزايد ، ويتزايد الصراع على الموارد البحرية ، وفي نفس الوقت هناك حاجة ماسة لضمان سلامة طرق الاتصال البحرية.
يتبع...
معلومات