هوش مصنوعی و ریزپرنده ها؛ انقلابی در فناوری های پیشرفته
اصفهان هوش مصنوعی با بهینه سازی عملکرد ریزپرنده ها، انقلابی در فناوری های پیشرفته ایجاد کرده و کاربردهای گسترده ای در کشاورزی، امداد و نجات و نظارت محیطی یافته است.
هوش مصنوعی به عنوان یکی از پیشرفته ترین فناوری های قرن اخیر، نقش پررنگی در بهبود عملکرد ریزپرنده ها ایفا می کند. این فناوری با افزایش هوش خودکار، پردازش داده ها و یادگیری ماشینی، به ریزپرنده ها امکان می دهد تا در محیط های پیچیده به صورت مستقل عمل کنند. امروزه ریزپرنده های مجهز به هوش مصنوعی در صنایع مختلف از جمله کشاورزی، امداد و نجات، نظارت محیطی و حمل ونقل کاربردهای گسترده ای پیدا کرده اند. یکی از اصلی ترین کاربردهای هوش مصنوعی در ریزپرنده ها، بهبود مسیریابی و جلوگیری از برخورد با موانع است.
الگوریتم های یادگیری ماشینی و بینایی ماشین به ریزپرنده ها کمک می کنند تا محیط اطراف خود را تحلیل کرده و مسیر بهینه را کنند. در زمینه کشاورزی، این فناوری به کشاورزان امکان می دهد تا با استفاده از ریزپرنده های هوشمند، نظارت دقیق تری بر محصولات خود داشته باشند و از پهپادها برای سم پاشی و تحلیل وضعیت خاک و گیاهان استفاده کنند، همچنین در عملیات امداد و نجات، ریزپرنده های مجهز به هوش مصنوعی می توانند با تحلیل تصاویر و داده ها، موقعیت افراد آسیب دیده را شناسایی کرده و اطلاعات را به تیم های امدادی ارسال کنند.
این ریزپرنده ها در شرایط بحرانی همچون زلزله یا سیل، سرعت و دقت عملیات را به طور چشمگیری افزایش می دهند، پژوهش های پیشرفته در این حوزه توسط متخصصانی در ایران و جهان در حال انجام است. به عنوان نمونه، خوشنام شجاعی، دانشیار دانشکده برق دانشگاه آزاد نجف آباد که جزو یک درصد برتر دانشمندان جهان است، تحقیقات گسترده ای در زمینه کاربرد هوش مصنوعی در ریزپرنده ها انجام داده است. این تحقیقات نه تنها به توسعه فناوری های نوین کمک می کند، بلکه زمینه ساز تحول در صنایع مختلف است، هوش مصنوعی در ریزپرنده ها نویدبخش آینده ای است که در آن، فناوری های هوشمند بیش از پیش در خدمت انسان خواهند بود. در ادامه گفت وگوی با این دانشمند برتر را بخوانید.
چه چیزی شما را به تحقیق در زمینه کاربرد هوش مصنوعی در ریزپرنده ها علاقه مند کرد؟
با توجه به آن که هدف نهایی از طراحی و ساخت ریزپرنده ها، خلق وسایل نقلیه بدون سرنشین و خودگردان است، استفاده از الگوریتم های هوش مصنوعی برای هوشمندتر کردن آن ها اجتناب ناپذیر است و این سبب علاقه مندی بنده به تحقیق در این زمینه شد.
به نظر شما مهم ترین پیشرفت های هوش مصنوعی در بهبود کارایی ریزپرنده ها چیست؟
به عقیده بنده، مهمترین پیشرفت هوش مصنوعی برای افزایش کارایی این سیستم ها افزایش قابلیت خودگردانی آن ها بدون دخالت عوامل انسانی برای انجام مأموریتهای از پیش تعریف شده است.
چه تکنولوژی های هوش مصنوعی به بهبود عملکرد، مسیریابی و هوش خودکار ریزپرنده ها کمک می کنند؟
فناوری هایی از هوش مصنوعی که منجر به حل مسئله های ناوبری هوشمند شامل موقعیت یابی، ساختن نقشه محیطی، دوری از برخورد با موانع، پایدارسازی در شرایط سخت محیطی، طرح ریز مسیر را به صورت کامل شوند.
چگونه هوش مصنوعی می تواند به ریزپرنده ها در تشخیص موانع و جلوگیری از برخورد کمک کند؟
طراحی و توسعه الگوریتمهای شناسایی الگو و کنترل تکراری که بتوانند موانع محیط را شناسایی کنند و ریزپرنده را از برخورد با آن ها باز دارند.
چه چالش های عمده ای در استفاده از هوش مصنوعی برای کنترل خودکار ریزپرنده ها وجود دارد؟
مهم ترین چالش به عقیده بنده نارسایی منابع سخت افزاری مورد نیاز برای پیاده سازی الگوریتم های هوش مصنوعی نظیر یادگیری عمیق به طور ویژه پردازنده پرسرعت، پردازنده گرافیکی با عملکرد بالا و حافظه سیستم کامپیوتری عالی و منابع حسگری قوی با دقت بالا (نظیر دوربین های با قدرت تفکیک زیاد) است که باید ریزپرنده به آن مجهز شود، در حالی که سبک وزن باشد.
چه نقش هایی برای ریزپرنده های هوشمند در صنایع مختلف مانند کشاورزی، امداد و نجات و نظارت محیطی می بینید؟
با جستجوی پیشرفتهای اخیر در رسانه های اجتماعی، موارد متعددی از کاربرد این سیستم ها در صنایع مختلف را می توانید پیدا کنید. برای مثال، ریزپرندهها در صنایع کشاورزی میتوانند برای سمپاشی مورد استفاده قرار گیرند. در کاربردهای امداد و نجات برای جست وجوی سوانح بر اساس دوربین های با رزولوشن بالا مورد استفاده قرار گیرند و در نظارت محیطی برای عکس برداری و فیلم برداری برخط و پایش الگوهای مشخص و غیرعادی محیطی می توانند مورد استفاده قرار گیرند.
به نظر شما در آینده ریزپرنده های مجهز به هوش مصنوعی چگونه بر زندگی روزمره ما تأثیر خواهند گذاشت؟
این سیستمها می توانند بسیاری از فعالیتهای زندگی روزمره ما همچون حمل ونقل، پایش، تصویربرداری، نظارت را تسهیل کنند و خطای اپراتورهای انسانی را کاهش دهند.
چه محدودیت هایی در زمینه مصرف انرژی و باتری های ریزپرنده ها برای پیاده سازی هوش مصنوعی وجود دارد؟
مهمترین محدودیت در مصرف انرژی و باتری در ریزپرندهها وزن ریزپرنده و عمر باتری مورد استفاده آن ها است که یک چالش اساسی برای حمل سخت افزار قویتر برای پیاده سازی الگوریتمهای هوش مصنوعی محسوب می شود.
چگونه می توان امنیت سایبری ریزپرنده های هوشمند را در برابر هک و حملات سایبری تأمین کرد؟
پاسخ به این سؤال نیازمند توضیحات زیادی است، اما به طور خلاصه و به عنوان نمونه برای حفظ امنیت سایبری ریزپرنده های هوشمند، یک راه حل توسعه و طراحی الگوریتمهای ضد حملات سایبری، تشخیص حمله، رمزگذاری و به کارگیری تکنیکهای حفاظت فیزیکی برای جلوگیری از سرقت اطلاعات، تداخل در سیگنالهای بیسیم یا دستکاری و در اختیار قرار گرفتن کنترل ریزپرنده توسط بیگانگان است.
در پروژه های خود، چقدر از فناوری های پردازش تصویر و بینایی ماشین برای بهبود عملکرد ریزپرنده ها استفاده کرده اید؟
فعالیت های مرکز تحقیقات ما در حوزه ریزپرندههای هوشمند نوپا و در حال توسعه است. یک نمونه مورد استفاده، تشخیص الگوهایی روی ستونها و دیوارهای ساختمان است که توسط دوربین و پردازش تصویر برای درک موانع محیطی توسط دانشجویان به کار گرفته میشود.
چه چالش هایی در ایران برای انجام تحقیقات در زمینه هوش مصنوعی و ریزپرنده ها وجود دارد؟
به عقیده بنده بزرگترین چالش در انجام تحقیقات در این زمینه، فراهم نبودن آزمایشگاههای بسیار مجهز با حمایت مالی مطلوب برای محققان و اساتید در دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی ذی ربط است.
آیا هوش مصنوعی می تواند به کاهش خطای انسانی در کاربردهای ریزپرنده ها همچون امداد و نجات کمک کند؟
بله. یکی از اهداف هوش مصنوعی هوشمندتر کردن و خودگردان سازی سیستمهای رباتیکی همچون ریزپرنده ها بر اساس داده های حسگری آن ها است. به عنوان مثال، شناسایی هوشمند الگوهای طبیعی و مصنوعی به کمک پردازش تصویر توسط ریزپرنده ها در عملیات امداد و نجات میتواند به کاهش خطای انسانی کمک کند.
به نظر شما استفاده از ریزپرنده های هوشمند در کشاورزی چه مزایایی برای کشاورزان خواهد داشت؟
عملیات متنوعی نظیر سمپاشی، بذرپاشی، نظارت و پایش زمین های زراعی وسیع میتواند توسط ریزپرنده های هوشمند برای کشاورزان انجام شود.
چه الگوریتم های یادگیری عمیقی برای بهبود توانایی ریزپرنده ها در تحلیل داده های محیطی استفاده کرده اید؟
الگوریتم یادگیری تقویتی برای کنترل هوشمند ریزپرنده به صورت شبیه سازی آزمایش شده است، اما هنوز به دلایل فنی به مرحله اجرا نرسیده است.
در چه پروژه های کاربردی اخیر، هوش مصنوعی را در کنترل و هدایت ریزپرنده ها پیاده سازی کرده اید؟
نتایج به صورت آزمایشی روی کوادروتورهای مقیاس کوچک انجام شده است. در یک نمونه اخیر، در حال کار روی یک ریزپرنده دست پرتاب خودگردان هستیم.
توصیه شما به دانشجویانی که به تحقیق در حوزه ریزپرنده های هوشمند علاقه مند هستند، چیست؟
به دانشجویان علاقه مند توصیه میکنم که به تیمهای تحقیقاتی در این حوزه در دانشگاه ها ملحق شوند و با خودباوری و استفاده از دانش و تجربه دیگران به کارهای تیمی برای توسعه این زمینه جذاب بپردازند و از کارهای انفرادی دوری کنند.
خبرنگار: مریم ترک زاد
