هوش مصنوعی و ریزپرندهها؛ انقلابی در فناوری‌های پیشرفته
ایسنا/اصفهان هوش مصنوعی با بهینه‌سازی عملکرد ریزپرندهها، انقلابی در فناوری‌های پیشرفته ایجاد کرده و کاربردهای گسترده‌ای در کشاورزی، امداد و نجات و نظارت محیطی یافته است.
هوش مصنوعی به‌عنوان یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های قرن اخیر، نقش پررنگی در بهبود عملکرد ریزپرندهها ایفا می‌کند. این فناوری با افزایش هوش خودکار، پردازش داده‌ها و یادگیری ماشینی، به ریزپرندهها امکان می‌دهد تا در محیط‌های پیچیده به صورت مستقل عمل کنند. امروزه ریزپرندههای مجهز به هوش مصنوعی در صنایع مختلف از جمله کشاورزی، امداد و نجات، نظارت محیطی و حمل‌ونقل کاربردهای گسترده‌ای پیدا کرده‌اند. یکی از اصلی‌ترین کاربردهای هوش مصنوعی در ریزپرندهها، بهبود مسیریابی و جلوگیری از برخورد با موانع است.
الگوریتمهای یادگیری ماشینی و بینایی ماشین به ریزپرندهها کمک می‌کنند تا محیط اطراف خود را تحلیل کرده و مسیر بهینه را انتخاب کنند. در زمینه کشاورزی، این فناوری به کشاورزان امکان می‌دهد تا با استفاده از ریزپرندههای هوشمند، نظارت دقیق‌تری بر محصولات خود داشته باشند و از پهپادها برای سمپاشی و تحلیل وضعیت خاک و گیاهان استفاده کنند، همچنین در عملیات امداد و نجات، ریزپرندههای مجهز به هوش مصنوعی میتوانند با تحلیل تصاویر و داده‌ها، موقعیت افراد آسیب‌دیده را شناسایی کرده و اطلاعات را به تیمهای امدادی ارسال کنند.
این ریزپرندهها در شرایط بحرانی همچون زلزله یا سیل، سرعت و دقت عملیات را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهند، پژوهش‌های پیشرفته در این حوزه توسط متخصصانی در ایران و جهان در حال انجام است. به‌عنوان نمونه، خوشنام شجاعی، دانشیار دانشکده برق دانشگاه آزاد نجف‌آباد که جزو یک درصد برتر دانشمندان جهان است، تحقیقات گسترده‌ای در زمینه کاربرد هوش مصنوعی در ریزپرندهها انجام داده است. این تحقیقات نه تنها به توسعه فناوری‌های نوین کمک می‌کند، بلکه زمینه‌ساز تحول در صنایع مختلف است، هوش مصنوعی در ریزپرندهها نویدبخش آینده‌ای است که در آن، فناوری‌های هوشمند بیش از پیش در خدمت انسان خواهند بود. در ادامه گفت‌وگوی ایسنا با این دانشمند برتر را بخوانید.
چه چیزی شما را به تحقیق در زمینه کاربرد هوش مصنوعی در ریزپرندهها علاقه‌مند کرد؟
با توجه به آن که هدف نهایی از طراحی و ساخت ریزپرندهها، خلق وسایل نقلیه بدون سرنشین و خودگردان است، استفاده از الگوریتمهای هوش مصنوعی برای هوشمندتر کردن آن‌ها اجتناب ناپذیر است و این سبب علاقه‌مندی بنده به تحقیق در این زمینه شد.
به نظر شما مهمترین پیشرفتهای هوش مصنوعی در بهبود کارایی ریزپرندهها چیست؟
به عقیده بنده، مهمترین پیشرفت هوش مصنوعی برای افزایش کارایی این سیستم ها افزایش قابلیت خودگردانی آن‌ها بدون دخالت عوامل انسانی برای انجام ماموریتهای از پیش تعریف شده است.
چه تکنولوژی‌های هوش مصنوعی به بهبود عملکرد، مسیریابی و هوش خودکار ریزپرندهها کمک می‌کنند؟
فناوری‌هایی از هوش مصنوعی که منجر به حل مسئله‌های 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 میتواند به ریزپرندهها 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 آن‌ها باز دارند.
چه چالش‌های عمده‌ای در استفاده از هوش مصنوعی برای کنترل خودکار ریزپرندهها وجود دارد؟
مهمترین 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 دوربین‌های با قدرت تفکیک زیاد) است که باید ریزپرنده به آن مجهز شود، در حالی که سبک وزن باشد.
چه نقش‌هایی برای ریزپرندههای هوشمند در صنایع مختلف مانند کشاورزی، امداد و نجات و نظارت محیطی می‌بینید؟
با جستجوی پیشرفتهای اخیر در رسانه های اجتماعی، موارد متعددی از کاربرد این سیستم ها در صنایع مختلف را می‌توانید پیدا کنید. برای مثال، ریزپرندهها در صنایع کشاورزی میتوانند برای سمپاشی مورد استفاده قرار گیرند. در کاربردهای امداد و نجات برای جست‌وجوی سوانح بر اساس دوربین‌های با رزولوشن بالا مورد استفاده قرار گیرند و در نظارت محیطی برای عکس‌برداری و فیلم‌برداری برخط و پایش الگوهای مشخص و غیرعادی محیطی می توانند مورد استفاده قرار گیرند.
به نظر شما در آینده ریزپرندههای مجهز به هوش مصنوعی چگونه بر زندگی روزمره ما تاثیر خواهند گذاشت؟
این سیستمها می توانند بسیاری از فعالیتهای زندگی روزمره ما همچون حمل‌ونقل، پایش، تصویربرداری، نظارت را تسهیل کنند و خطای اپراتورهای انسانی را کاهش دهند.
چه محدودیت‌هایی در زمینه مصرف انرژی و باتری‌های ریزپرندهها برای پیاده‌سازی هوش مصنوعی وجود دارد؟
مهمترین محدودیت در مصرف انرژی و باتری در ریزپرندهها وزن ریزپرنده و عمر باتری مورد استفاده آن‌ها است که یک چالش اساسی برای حمل سخت افزار قویتر برای پیاده سازی الگوریتمهای هوش مصنوعی محسوب میشود.
چگونه می‌توان امنیت سایبری ریزپرندههای هوشمند را در برابر هک و حملات سایبری تامین کرد؟
پاسخ به این سؤال نیازمند توضیحات زیادی است، اما به طور خلاصه و به‌عنوان نمونه برای حفظ امنیت سایبری ریزپرندههای 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 پروژه‌های خود، چقدر از فناوری‌های پردازش تصویر و بینایی ماشین برای بهبود عملکرد ریزپرندهها استفاده کرده‌اید؟
فعالیتهای 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 چالش‌هایی در ایران برای انجام تحقیقات در زمینه هوش مصنوعی و ریزپرندهها 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 دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی ذی‌ربط است.
آیا هوش مصنوعی میتواند به کاهش خطای انسانی در کاربردهای ریزپرندهها همچون امداد و نجات کمک کند؟
بله. یکی از اهداف هوش مصنوعی هوشمندتر کردن و خودگردان‌سازی سیستمهای رباتیکی همچون ریزپرندهها بر اساس داده‌های حسگری آن‌ها است. به‌عنوان مثال، شناسایی هوشمند الگوهای طبیعی و مصنوعی به کمک پردازش تصویر توسط ریزپرندهها در عملیات امداد و نجات میتواند به کاهش خطای انسانی کمک کند.
به نظر شما استفاده از ریزپرندههای هوشمند در کشاورزی چه مزایایی برای کشاورزان خواهد داشت؟
عملیات متنوعی نظیر سمپاشی، بذرپاشی، نظارت و پایش زمین‌های زراعی وسیع میتواند توسط ریزپرندههای هوشمند برای کشاورزان انجام شود.
چه الگوریتمهای یادگیری عمیقی برای بهبود توانایی ریزپرندهها در تحلیل داده‌های محیطی استفاده کرده‌اید؟
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 پروژه‌های کاربردی اخیر، هوش مصنوعی را در کنترل و هدایت ریزپرندهها پیاده‌سازی کرده‌اید؟
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 ریزپرندههای هوشمند علاقه‌مند هستند، چیست؟
به دانشجویان علاقه‌مند توصیه میکنم که به تیمهای تحقیقاتی در این حوزه در دانشگاه‌ها 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 ترک‌زاد
منبع: ایسنا