Компьютерное зрение: как искусственный интеллект повышает возможности российских БПЛА

Российские беспилотники получат специализированные системы компьютерного зрения с искусственным интеллектом (ИИ). Об этом сообщили RT в пресс-службе Национального исследовательского университета ИТМО (Санкт-Петербург).

«Проект Национального центра когнитивных разработок (НЦКР) ИТМО направлен на создание технологии для автоматизации разработки систем компьютерного зрения для российских БПЛА, которая сможет стать универсальным инструментом для решения абсолютно разных задач — от определения болезней у сельскохозяйственных растений до слежения за движущимися объектами. Она будет работать как с уже существующими российскими аппаратными платформами, так и с теми, что появятся в дальнейшем», — рассказали в пресс-службе ИТМО.

Вместе со специалистами из Санкт-Петербурга над проектом будут работать сотрудники Государственного научно-исследовательского института авиационных систем (ГосНИИАС) и компания «КТ — Беспилотные Системы». На реализацию проекта фонд «Национальная технологическая инициатива» (НТИ) выделит 162 млн рублей.

«Учёные ГосНИИАС будут отвечать за содержательное ядро системы — разработку алгоритмов нейронных сетей для задач БПЛА, а сотрудники «КТ — Беспилотные Системы» — за сбор данных, практическую апробацию и коммерциализацию системы. Учёные НЦКР ИТМО автоматизируют и сделают доступным отраслевому потребителю весь жизненный цикл моделей компьютерного зрения, начиная с подготовки данных и заканчивая проверкой результирующих данных на симуляторах и загрузкой моделей с ИИ в БПЛА», — пояснили в ИТМО.

Как заявил в беседе с RT руководитель НЦКР ИТМО, доктор технических наук, профессор ИТМО Александр Бухановский, практическим результатом проекта будет создание платформы машинного обучения, которая сможет выстраивать «различные модели компьютерного зрения и системы поддержки принятия решений на их основе».

«Платформа будет востребована для БПЛА, которые будут заниматься мониторингом состояния трубопроводов, экологическим контролем, агрохимической обработкой полей, оценкой критической инфраструктуры. Также мы планируем включить в платформу лучшие open source разработки ИТМО», — отметил Бухановский.

Как сообщил в комментарии RT руководитель научного комплекса «Искусственный интеллект и техническое зрение» ГосНИИАС, доктор физико-математических наук, профессор РАН Юрий Визильтер, у института достаточно богатый опыт в сфере разработки технологий ИИ для отечественной авиации.

«Коллектив ГосНИИАС работает над созданием доверенной платформы машинного обучения для ОПК и авиации с 2018 года. Такая доверенная платформа нужна не только разработчикам, но и эксплуатантам, ведь изделия с ИИ могут дообучаться, то есть становиться «умнее» и эффективнее в процессе эксплуатации», — подчеркнул Визильтер.

Как отметил в разговоре с RT член-корреспондент Российской инженерной академии Максим Кондратьев, система компьютерного или машинного зрения с искусственным интеллектом позволяет БПЛА собирать и обрабатывать обширные визуальные данные.

«Машинное зрение — один из видов нейросетей, который распознаёт графические образы. Каждый разработчик идёт по пути создания собственной системы машинного или компьютерного зрения. Для этого сначала разрабатывается нейросеть, программно-аппаратная часть, потом проходит её обучение. Это занимает много времени. Насколько я понимаю, ИТМО и другие организации сейчас создают единую управляющую платформу, которая будет легко адаптироваться под конкретный функционал БПЛА», — рассказал Кондратьев.

Практическое значение платформы состоит в резком сокращении времени и стоимости разработки БПЛА и различных робототехнических устройств. Также она может использоваться как элемент навигационной системы, помогая выстраивать маршрут.

Отраслевой стандарт

Ранее «Национальная технологическая инициатива» поддержала проект по созданию гибридной нейросети, которая способна анализировать данные о местности в режиме реального времени. Разработчиками выступают компания «Конструкторское бюро 3303» и Центр компетенций НТИ по направлению «Мобильные накопители энергии», существующий на базе Московского физико-технического института (МФТИ).

Нейросеть реализована в виде модулей с искусственным интеллектом. Она позволяет снять ряд барьеров, которые мешают внедрению ИИ в отрасли беспилотных авиационных систем (БАС). Эти ограничения — результат западных санкций.

Как отметил генеральный директор «КБ 3303» Юрий Хворост, модули будут реализованы «на доступной сегодня национальной элементной базе российского производства». 

По мнению опрошенных RT экспертов, интеграция нейросетей в БПЛА позволит существенно усовершенствовать их управление.

В августе пресс-служба Тульского государственного университета (ТулГУ) сообщила, что специалисты вуза создают «новые методы цифрового управления сложными динамическими объектами». Они ускоряют и упрощают синтез так называемых нейросетевых регуляторов.

По словам старшего научного сотрудника лаборатории цифровых систем управления сложными динамическими объектами ТулГУ Дмитрия Хапкина, достоинством нейросетевых регуляторов является способность к обучению и адаптации под объект на основе полученных данных. Их применение повысит качество управления БПЛА. 

Также уникальный проект реализуют учёные Самарского университета им. Королёва и Института систем обработки изображений РАН (Самара). Они должны разработать единую экосистему безопасности для отечественных беспилотников на основе «базисной модели искусственного интеллекта».

Как ранее заявил директор Института искусственного интеллекта и руководитель центра «Интеллектуальная мобильность многофункциональных беспилотных авиационных систем» Самарского университета Артём Никоноров, «подобных систем пока нет в России и в мире».

«Разрабатываемая нами система на основе искусственного интеллекта позволит сделать эксплуатацию беспилотников безопасной и сведёт к минимуму число нештатных ситуаций. Помимо этого, такая система создаст отраслевой стандарт для всей беспилотной авиации», — подчеркнул Никоноров.

По словам учёного, искусственный интеллект будет использоваться в БПЛА как цифровой помощник или диспетчер. Он будет контролировать взаимодействие дронов друг с другом и людьми. 

В отрыве от оператора

В комментарии RT главный редактор портала Avia.ru Роман Гусаров отметил, что искусственный интеллект и связанные с ним технологии значительно повышают автономность БПЛА. Чем «самостоятельнее» становятся дроны, тем шире их можно применять.

«Искусственный интеллект можно назвать ступенью в развитии БПЛА, которая означает их способность выполнять сложные функции. Например, это идентификация наблюдаемых объектов, ориентация на местности и принятие решений о преодолении препятствий. Всё это БПЛА с ИИ способен делать без постоянной связи с оператором и в отсутствие чёткого полётного задания», — подчеркнул Гусаров.

На сегодняшний день по многим параметрам беспилотники с искусственным интеллектом превосходят БПЛА, которыми управляет оператор. В частности, при наличии хорошо обученной нейросети дрон с ИИ способен быстрее идентифицировать наблюдаемые объекты. 

«Внедрение искусственного интеллекта прежде всего направлено на повышение эффективности мониторинга и навигации. Подобные БПЛА значительно упростят отслеживание состояния трубопроводных систем и другой важнейшей инфраструктуры, облегчат экологический мониторинг, логистику и некоторые работы в сфере сельского хозяйства», — подытожил Гусаров.