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KI-Pilot kann durch überfüllten Luftraum navigieren

Das Team testete die KI an zwei Flugsimulatoren: einer wurde von der KI gesteuert, der andere von einem Menschen - beide operierten im selben Luftraum. / cs.cmu.edu
Ein Forscherteam der Carnegie Mellon University glaubt, den ersten KI-Piloten entwickelt zu haben, der es autonomen Flugzeugen ermöglicht, in einem überfüllten Luftraum zu navigieren.
Die künstliche Intelligenz ist in der Lage, Kollisionen sicher zu vermeiden, die Absichten anderer Flugzeuge vorherzusagen, Flugzeuge zu verfolgen und sich mit deren Aktionen zu koordinieren sowie über Funk mit Piloten und Fluglotsen:innen zu kommunizieren. Ziel der Forscher:innen ist es, die KI so zu entwickeln, dass das Verhalten ihres Systems nicht mehr von dem eines menschlichen Piloten:innen zu unterscheiden ist.

«Wir glauben, dass wir irgendwann den Turing-Test bestehen könnten», sagte Jean Oh, eine ausserordentliche Forschungsprofessorin am Robotics Institute (RI) der CMU und Mitglied des KI-Pilotenteams, und bezog sich dabei auf den Test der Fähigkeit einer KI, intelligentes Verhalten zu zeigen, das dem eines Menschen entspricht.

Mit sprachlicher Kommunikation

Um mit anderen Flugzeugen wie ein menschlicher Pilot zu interagieren, nutzt die KI sowohl das Sehvermögen als auch die natürliche Sprache, um ihre Absichten mit anderen Flugzeugen zu kommunizieren, unabhängig davon, ob sie gesteuert werden oder nicht. Dieses Verhalten führt zu einer sicheren und sozial verträglichen Navigation. Die Forscher:innen erreichten diese implizite Koordinierung, indem sie die KI anhand von Daten trainierten, die auf dem Allegheny County Airport und dem Pittsburgh-Butler Regional Airport gesammelt wurden und die Flugverkehrsmuster, Bilder von Flugzeugen und Funkübertragungen umfassten.

Die KI verwendet sechs Kameras und ein Computer-Vision-System, um Flugzeuge in der Nähe zu erkennen, ähnlich wie ein menschlicher Pilot. Seine automatische Spracherkennungsfunktion nutzt Techniken zur Verarbeitung natürlicher Sprache, um sowohl eingehende Funksprüche zu verstehen als auch mit Piloten:innen und Fluglotsen:innen per Sprache zu kommunizieren.

Viele Einsatzgebiete

Die Fortschritte im Bereich der autonomen Flugzeuge werden die Einsatzmöglichkeiten von Drohnen, Lufttaxis, Hubschraubern und anderen Flugzeugen erweitern, die Menschen und Güter transportieren, Infrastrukturen inspizieren, Felder zum Schutz der Ernte bearbeiten und auf Wilderei oder Abholzung überwachen - oft ohne einen Piloten:innen am Steuer. Diese Flugzeuge werden jedoch in einem Luftraum fliegen müssen, der bereits mit Kleinflugzeugen, medizinischen Hubschraubern und anderen Flugzeugen überfüllt ist.

Die FAA und die NASA haben vorgeschlagen, diesen städtischen Luftraum in Bahnen oder Korridore aufzuteilen, für die Beschränkungen gelten, wann, welche und wie viele Flugzeuge sie nutzen dürfen. Dies würde die derzeitige Nutzung und die üblichen Praktiken in diesem Luftraum erheblich verändern und könnte zu Staus im Luftverkehr führen, die verhindern, dass wichtige Flugzeuge wie Rettungshubschrauber ihr Ziel erreichen.

Für niedrige Höhen mit Sichtflugregeln geeignet

Während Autopiloten bei Verkehrsflugzeugen und anderen Flugzeugen, die in grösseren Höhen nach Instrumentenflugregeln (IFR) operieren, üblich sind, hat die Entwicklung einer KI für den oft überfüllten und von Piloten:innen gesteuerten Verkehr in niedrigeren Höhen, der nach Sichtflugregeln (VFR) operiert, die Luftfahrtindustrie vor Herausforderungen gestellt. Die KI des Teams ist darauf ausgelegt, nahtlos mit Flugzeugen im VFR-Luftraum zu interagieren.

«Dies ist der erste KI-Pilot, der im derzeitigen Luftraum funktioniert», sagte Sebastian Scherer, ein ausserordentlicher Forschungsprofessor am RI und Mitglied des Teams. «Ich glaube nicht, dass sich der Luftraum für UAVs (unbemannte Luftfahrzeuge) ändern wird. Die UAVs müssen sich für den Luftraum anpassen».

In Flugsimulatoren gut bewährt

Das Team hat den KI-Piloten noch nicht an echten Flugzeugen getestet, aber er hat sich in Flugsimulatoren gut bewährt. Um die KI zu testen, stellt das Team zwei Flugsimulatoren auf. Einer wird von der KI gesteuert, der andere von einem Menschen. Beide operieren im selben Luftraum. Die KI kann sicher um das gesteuerte Flugzeug herum navigieren, auch wenn die Person am Steuer kein erfahrener Pilot ist.

Auf kommerzieller Ebene könnte die KI autonome Flugzeuge bei der Auslieferung von Paketen und der Beförderung von Passagieren unterstützen. Lieferdrohnen und Lufttaxis würden im Idealfall ohne Pilot:innen betrieben, um Gewicht zu sparen und sie vor einem Pilotenmangel zu schützen.

«Wir brauchen mehr Piloten:innen, und KI kann dabei helfen», sagte Jay Patrikar, ein Doktorand des RI, der an dem Projekt mitgearbeitet hat.

Diese Forschung wurde vom U.S. Army Research Office und dem Artificial Intelligence Integration Center (AI2C) des Army Futures Command unterstützt.
(fest/pd)
publiziert: Mittwoch, 10. August 2022 / 15:16 Uhr , aktualisiert: Mittwoch, 10. August 2022 / 15:25 Uhr

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