אוטונומיה ואי וודאות בכרב"מים

המחקר בנושא אי הוודאות הוא מרכז המאמץ בתחום האוטונומיה, והוא זה שיפרוץ את הדרך לרובוטים העתידיים בשדה הקרב. כל רובוט אוטונומי מונחה על ידי מערכת קבלת החלטות כלשהיא. למעשה, לאורך כל שרשרת השליטה ברובוט, מהבקרה הנמוכה ועד רמת המשימה, ולכן נושא האי וודאות חייב להילקח בחשבון

יקיר ארי, מנהל פרויקטים בחברת קוגניטים

רובוטים אוטונומיים לסוגיהם כגון מטוסים ללא טייס או כלי שייט בלתי מאוישים כבר מהווים חלק מהנוף הצבאי. תפיסת החייל העתידי אף כוללת רובוטים קרקעיים חכמים לצורך מיפוי מבנים, הסעת כוחות, סחיבת מסעות, ביצוע משימות פטרול ושליטה על שטח. לכאורה, נראה כי משימות אלו היו יכולות לאמץ נכסים מטכנולוגיות שפותחו לצורך כלים אוטונומיים באוויר ובים, אך בפועל הן מתגלות כמורכבות יותר בכל הנוגע לכלים אוטונומיים קרקעיים.

השפעת האי ודאות

כאשר אנו עוסקים באי וודאות ישנם מספר מרכיבים בהם הגורם לאי הודאות משפיע באופן שונה. למעשה, לאורך כל שרשרת השליטה ברובוט, מהבקרה הנמוכה ועד רמת המשימה, נושא האי וודאות חייב להילקח בחשבון.

אם נתמקד ברמת החיישנים, נראה כי ככול שנגביר את גורם אי הוודאות כך יהיה קשה יותר לתאר מהי קריאה תקינה מאותו חיישן והאם בכלל החיישן המסוים מתאים למשימה. הדוגמא הבאה תראה עד כמה הבעיה אקוטית ותמחיש את הקושי בהעברת טכנולוגיה מכלים אוויריים וימיים לכלים קרקעיים. כיום ההנחה היא שכלי רכב אוטונומי המפטרל לאורך מסלול יעשה זאת על ציר שנסרק והוכן לכך מראש, כולל מאפיינים כמו מכשולים אפשריים, תאורה נאותה של הדרך ועוד.

משימת מעקף המכשול אינה משימה מורכבת, ועל כן נדמה כי אפשר בקלות להגביר את רמת האי וודאות ואת רמת האוטונומיה על ידי שיפור הטכנולוגיה ולאפשר לרכב הבלתי מאויש לפטרל בכל שטח, גם אם לא הוכן לכך מראש. הבעיה היא, שזיהוי המכשול נעשה בדרך כלל על ידי לייזר והוא מזהה למשל צמחייה כמכשול בלתי עביר לרכב.

אחת הדרכים להתגבר על כך, היא שילוב של מצלמה לצורך זיהוי טקסטורה. אך פתרון זה לא יעבוד ללא תאורה נאותה בציר. כפי שניתן לראות, פתרון החיישן הופך להיות יותר פרטני וממוקד לסוג הסביבה וככל שרמת האי וודאות לגבי הסביבה עולה, כך מספר הסביבות השונות המצריכות טיפול שונה עולה גם היא.

שאלת המיקום העצמי

רכב אוטונומי יודע לרוב היכן הוא נמצא בדיוק גבוה בעזרת מערכות לווייניות או מערכות הנעזרות באיכון מעמדות קרקעיות. את מרבית התשדורת הזו קל לשבש. דוגמא אפשרית לכך הייתה כאשר צבא אירן טען כי הפיל מל"ט ריגול אמריקאי חמקן מסוג RQ-170 בעזרת שיבוש מערכת האיכון שלו. דוגמא זו ממחישה את הבעייתיות האפשרית ממערכת איכון הזקוקה לתשדורת רציפה של מידע חיצוני.

על כן, ההנחה כיום ובעתיד הקרוב, היא כי כלי רכב אוטונומי אמור להיות מסוגל להמשיך לאכן את עצמו בסביבה גם ללא תשדורת. אם בעזרת מערכות אינרציאליות, סנסורים חכמים, הבנה טובה יותר של הסביבה (בניית מפה ואיכון עצמי בסביבה הממופה) או כל שילוב אפשרי בין שיטות אלו. גם במקרה זה של בעיית האיכון העצמי קיים שוני מהותי בין מערכות קרקעיות לאוויריות וימיות.

ניווט אווירי פשוט יותר באופן אוטונומי גם ללא איכון. הסביבה נטולת מכשולים, גורם האי וודאות נמוך יותר והתנועה רציפה. כך גם בים. לעומת זאת, תנועה על תווי קרקעי ואיכון עצמי, היא פעולה מסובכת בהשוואה לאוויר או לים. על כן קוגניטים וחברות נוספות רואות תחום זה כפורץ דרך בכל הקשור לפעילות אוטונומית.

קבלת החלטות עצמאית

כל רובוט אוטונומי מונחה על ידי מערכת קבלת החלטות כלשהיא. לשואב אבק ביתי ישנה מערכת קבלת החלטות פשוטה הכוללת מערכת ריאקטיבית (אם נתקלת במכשול, חזור אחורה) או מכונת מצבים (שאב עד מכשול, תסתובב ימינה או שמאלה, סע ישר והמשך לשאוב).

רובוט מורכב יותר לא בהכרח זקוק למערכת קבלת החלטות מורכבת יותר. גם הסביבה עצמה לא בהכרח משפיעה על מערכת קבלת ההחלטות הדרושה לצורך ביצוע המשימה. רובוט מאוד משוכלל יכול עדיין להגיב באופן פשוט, גם בסביבה מורכבת. עם זאת, רמת אי הוודאות היא קריטית למערכת קבלת ההחלטות כאשר אי הוודאות אינה מתבטאת רק בידע מקדים לגבי סביבה, אלא גם בשינוי דרגת האוטונומיה תוך כדי ביצוע המשימה.

לאחרונה, קבוצה ישראלית בהובלת פרופסור הוגו גוטרמן מאוניברסיטת בן גוריון הצליחה להתברג לתחרות שערכהDARPA . בקבוצה הישראלית שיתפו פעולה בסינרגיה אקדמיה ותעשייה. הקבוצה כללה את קוגניטים, תעשייה אווירית, והאוניברסיטאות בר אילן, טכניון ובן גוריון. אחד האתגרים של תחרות זו היה שאותו רובוט אוטונומי (דמוי אדם) היה אמון על ביצוע מספר משימות שונות אשר כללו אתגרים שונים בהליכה, מיומנויות עדינות ואף נהיגה ברכב. זו גם הפעם הראשונה בה רובוט אוטונומי נהג ברכב רגיל (מה שהופך את הרכב לאוטונומי). כמו כן, כל אחת מהסביבות שונתה במהלך התחרות אם במבנה, במיקום החפצים, במסלול התנועה וכן במאפיינים שונים כמו איכות התקשורת לרובוט.

שינויים קטנים אלו על גבי אותה הסביבה הנתונה היו למאפיין של התחרות אשר התגלה כגורם מרכזי בדרגת הקושי, כיוון שאותה המשימה הייתה צריכה להתבצע בדרגות שונות של אוטונומיה. עובדה שדרשה יכולת לפקח ולנתר רמות שונות של מידע ויכולת להתערב ברמות שונות של ביצוע המשימה. לדוגמא, בהינתן תקשורת מושלמת אל הרובוט ניתן לאפשר דרגת אוטונומיה גבוהה כיוון שהפיקוח עליו צמוד. אך כאשר התקשורת אל הרובוט משובשת, ישנו חשש לבצע חלקים גדולים מהמשימה באופן אוטונומי כי הרובוט עלול להיקלע למצב בלתי הפיך או למצב ממנו יהיה קשה מאוד לחלץ אותו.

הצורך בהתערבות מפעיל באופן שונה במהלך ביצוע אותה משימה, הפך למרכיב משמעותי במערכת קבלת ההחלטות עם התגברות אי הוודאות. יכולת המפעיל לפרוט את המשימה לתתי משימות ויכולת הרובוט להבין את תתי המשימות בגמישות מחשבתית המאפשרת לו לבצע אותן, להחליף בניהן ולחבר אותן כחלק מאותה משימה גדולה, היא חלק מהגדרת התקשורת בין האדם לרובוט האוטונומי.

להפעיל או לא להפעיל?

לאחרונה חל שינוי בתפיסת המפעיל ממצב בו המפעיל הוא in the loop, כלומר מעורב בדרגת האוטונומיה ויכול בכל רגע נתון להחליט עד כמה הוא רוצה שליטה מרחוק או אוטונומיה, למצב בו המפעיל הוא on the loop, כלומר מעורב בשיקולים לבחירת ההחלטות האוטונומיות אך יותר כמפקח או יועץ על התהליך ולא כמתערב או מבצע.

דבר זה הוא למעשה הכרח במערכות אוטונומיות כאשר מרכיב אי הוודאות גבוה ומצריך דרגת אוטונומיה גבוה אשר מפקידה את קבלת ההחלטה הסופית בידי כלי הרכב עצמו. למעשה, לכלי האוטונומי יש כמות אינפורמציה ומהירות תגובה גבוהה יותר במקרים רבים.

מאידך, היכולת של המפעיל להשפעה על מאפיינים שונים בקבלת ההחלטות של הכלי הבלתי מאויש, מרמת המשימה עד לרמת הפעלת המנועים, כל זאת דרך מערכת קבלת ההחלטות של הרובוט, דורשים ממשק ייחודי ודרך הפעלה חדשנית. כל שכן כאשר מדובר במערכות בלתי מאוישות שונות אשר אינן זהות ביכולותיהן, או משימות שונות אשר אינן זהות באופן ביצוען.

אי הוודאות בכלי רכב בלתי מאוישים הוא נושא מורכב המשפיע על מכלול המערכת מרמת הבקר ועד רמת המשימה ומצריך טיפול כולל ברובוט, בחיישנים ובממשק ההפעלה לצורך ביצוע המשימה. הטיפול והמחקר בנושא אי הוודאות הוא מרכז המאמץ בתחום האוטונומיה, והוא זה שיפרוץ את הדרך לרובוטים העתידיים בשדה הקרב. אמנם תחום הרובוטיקה הקרקעית עדיין ממוקד בפלטפורמה וביכולת העבירות שלה, אך כיום מחלחלת ההבנה שהצעד המשמעותי הבא בתחום זה יגיע דווקא מעולם האוטונומיה.

הכותב הוא מנהל פרויקטים בחברת קוגניטים ( cogniteam.com )

You might be interested also