اقتدار در مدار؛ ۵ دستاورد کلیدی هوافضای ایران با موتور هوش مصنوعی

به گزارش پارسینه به نقل از مهر، امروزه، جهان در آستانه انقلابی نوین ایستاده است که در آن «هوش مصنوعی» دیگر یک ابزار جانبی نیست، بلکه به عنوان «مغز متفکر» سامانه‌های دفاعی و تجاری عمل می‌کند. ورود هوش مصنوعی به صنایع نوین، معادلات قدرت را تغییر داده و توان بازدارندگی و عملیاتی کشورها را به سطح خودمختاری هوشمند ارتقا داده است.

در این میان، فناوران و متخصصان داخلی کشورمان با درک صحیح از تغییر پارادایم‌های جهانی، تلاش کرده اند با بومی‌سازی پیچیده‌ترین الگوریتم‌های یادگیری ماشین و پردازش تصویر، ایران را در زمره کشورهای پیشرو در ترکیب «هوافضا» و «هوش مصنوعی» قرار دهند.

دستاوردهایی نظیر سامانه‌های پدافندی که پیش از شلیک، نیت دشمن را پیش‌بینی می‌کنند، یا ریزپرنده‌هایی که مانند یک ارگانیسم واحد در آسمان تصمیم می‌گیرند، تنها گوشه‌ای از این توانمندی‌هاست. البته پیوند میان «هوش مصنوعی» و «صنایع هوافضا»، امروز دیگر محدود به عرصه‌های نظامی نیست؛ بلکه به پیشرانی کلیدی برای تحول در صنایع استراتژیک، از پایش دقیق داده‌های ماهواره‌ای و مدیریت هوشمند کشاورزی گرفته تا ارتقای سامانه‌های ناوبری و پدافندی تبدیل شده است.

کشورمان با عبور از مرحله ایده‌پردازی، به لایه عملیاتی‌سازی این فناوری دست یافته است به گونه‌ای که هوش مصنوعی اکنون نقشی محوری در افزایش بهره‌وری، دقت عملیاتی و استقلال تکنولوژیک کشور ایفا می‌کند. اگرچه تعداد محصولات مبتنی بر هوش مصنوعی در حوزه هوافضا فراتر از نمونه های ارائه شده در نوشتار زیر است، اما در این گزارش به بررسی ۵ محصول شاخص پرداخته‌ایم که نماد عبور ایران از مهندسی معکوس به سمت نوآوری‌های هوشمند هستند.

سامانه «پیامبر اعظم»: قلب یکپارچه پدافند بومی

نخستین سامانه هوشمند فرماندهی و کنترل پدافند با نام «پیامبر اعظم» به عنوان قلب یکپارچه پدافند ایران اسلامی نام گرفته است. سامانه فرماندهی و کنترل کاملاً بومی می‌تواند هدایت، رهگیری اهداف، تصمیم‌سازی برای سامانه‌های موشکی، تخصیص نوع سلاح و پیش‌بینی اهداف دشمن را در دستور کار خود قرار دهد؛ با این سامانه، فرمانده نبرد به راحتی می‌تواند با داده‌های سامانه‌های فرماندهی و کنترل، تصمیم نهایی را اتخاذ کند. با طراحی و ساخت سامانه فرماندهی کنترل پیامبر اعظم، صنعت فرماندهی و کنترل کاملاً بومی شده و دغدغه‌های مدیریت در صحنه نبرد مرتفع گردیده است.

تصمیم‌گیری سریع برای سامانه‌های موشکی

در حوزه کاربرد هوش مصنوعی، سامانه هوشمند پدافند هوایی «پیامبر اعظم» یک سیستم بومی است که با بهره‌گیری از قابلیت‌های پیشرفته، از هوش مصنوعی برای رهگیری و پیش‌بینی اهداف، تصمیم‌گیری سریع برای سامانه‌های موشکی و پردازش و یکپارچه‌سازی حجم بالای داده‌های دریافتی از منابع مختلف استفاده می‌کند. این هوشمندی به سیستم امکان تحلیل پیچیده، شناسایی تهدیدات و بهینه‌سازی عملکرد دفاعی را برای مقابله مؤثرتر با خطرات می‌دهد.

سامانه «سهم»: هوشمندی در مشاهدات ماهواره‌ای

این محصول شامل دو بخش است: بخش اول شامل موتور پردازش تصاویر ماهواره‌ای با استفاده از دانش فنی است. در این بخش، تیم تحقیق و توسعه شرکت سازنده از سال ۱۳۹۸ اقدام به طراحی و تولید الگوریتم‌های پردازش تصاویر چندباندی ماهواره‌ای تحت زبان برنامه‌نویسی پایتون جهت آشکارسازی پدیده‌های محیطی نموده است. الگوریتم و مدل‌های ریاضی طراحی و تولید شده با استفاده از داده‌های واقعی جمع‌آوری شده زمینی و همچنین نقشه‌ها و گزارش‌های بزرگ‌مقیاس‌تر به عنوان تست و صحت الگوریتم و همچنین آموزش و یادگیری ماشین استفاده می‌شود.

هوشمندسازی مدیریت اراضی؛ از پردازش تصویر تا داشبوردهای تحلیلی

برای مثال، در الگوریتم شناسایی محدوده سطح زیرکشت زمین کشاورزی با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، داده‌های جمع‌آوری شده نقشه‌برداری زمینی و کاداستر در ارزیابی معیارهای کمی و تحلیل محتوایی الگوریتمی استفاده می‌گردد. پس از خروجی اطلاعات از الگوریتم پردازش تصاویر، داده‌ها تبدیل به گزارش‌های مکان‌محور با اتصال به جدول اطلاعات توصیفی هر مشخصه می‌شود. بخش دوم شامل «وب جی‌آی‌اس» (GIS) سهم است؛ این پلتفرم با استفاده از ایجاد پایگاه داده‌ای اطلاعات مکانی و توصیفی با استفاده از گزارش‌های تولید شده از الگوریتم‌های پردازش تصویر ماهواره‌ای جهت آنالیز، گزارش‌گیری و نمایش اطلاعات مکانی و توصیفی تولید گردیده است.

این پلتفرم با معماری MVVM و با برنامه‌نویسی #C و CSS با پایگاه داده SQL Server طراحی شده است. از امکانات بخش مدیریت این پلتفرم می‌توان به مدیریت جامع با پنل اختصاصی تنظیمات سامانه، مدیریت کاربران و ذی‌نفعان، مدیریت پایگاه داده‌ای خدمات ایجاد مشخصه‌های توصیفی به صورت داینامیک، اعلان هشدار درون‌برنامه‌ای، ثبت سفارش خدمات توسط کاربر و ثبت و مدیریت بازخورد کاربران اشاره کرد.

یادگیری ماشین؛ موتور تحلیل هوشمند تصاویر ماهواره‌ای

کاربرد هوش مصنوعی در این محصول عمدتاً در بخش پردازش تصاویر ماهواره‌ای و از طریق یادگیری ماشین (Machine Learning) صورت می‌گیرد. الگوریتم‌های طراحی شده، با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای چندباندی و داده‌های واقعی جمع‌آوری شده زمینی، آموزش داده می‌شوند تا پدیده‌های محیطی مختلف، از جمله تعیین محدوده سطح زیر کشت اراضی کشاورزی را شناسایی و تحلیل کنند. این رویکرد مبتنی بر یادگیری، به سیستم اجازه می‌دهد تا الگوهای پیچیده را تشخیص داده و گزارش‌های مکانی دقیق و توصیفی تولید کند.

کسب دانش فنی سامانه‌های هوشمند پروازی توسط متخصصان ایرانی

همچنین یک شرکت فناور با دریافت مجوزهای لازم از سازمان هواپیمایی کشوری و دستگاه‌های ذی‌صلاح، توانست با اتکا بر توان نخبگان ایرانی به دانش فنی سامانه‌های هوشمند پروازی و بومی‌سازی فناوری‌های هوش مصنوعی در کنترل دسته‌جمعی پهپادها دست یابد.

استفاده از هوش مصنوعی در مدیریت دسته جمعی پهپادها

برای نخستین بار در کشور از این سامانه برای پرواز پهپادهای جمعی به‌صورت هم‌زمان و هماهنگ در استان قزوین استفاده شد و در این نمایش پرواز گروهی، ده‌ها فروند پهپاد با اجرای الگوهای پروازی بر روی سامانه بومی‌سازی شده برنامه‌ریزی و نمایش‌های متنوعی به اجرا درآمد. اجرای این نمایش نیازمند هماهنگی دقیق میان تمامی پهپادها، استفاده از هوش مصنوعی در مدیریت پرواز و بهره‌گیری از پیشرفته‌ترین سامانه‌های ناوبری و ارتباطی است.

از ایجاد اشکال هندسی در آسمان تا مانورهای انفرادی

فناوری مذکور می‌تواند در حوزه‌های تبلیغاتی، امدادی و صنعتی کاربردهای گسترده‌ای داشته باشد. در این نمایش، پهپادها با استفاده از الگوریتم‌های پرواز خودمختار و سامانه‌های ارتباطی پیشرفته، الگوهای مختلفی از جمله پرواز همگام و تغییر آرایش هماهنگ، ایجاد اشکال هندسی در آسمان، مانورهای انفرادی و گروهی به‌صورت برنامه‌ریزی شده و کاربردهای گسترده فناوری پهپادهای جمعی در آسمان ایجاد کردند.

در این محصول، هوش مصنوعی با به‌کارگیری اصول هوش جمعی (Swarm Intelligence) و کنترل چندعاملی (Multi-Agent Control)، وظیفه هماهنگی خودکار (Automated Coordination) و همگام‌سازی (Synchronization) ده‌ها پهپاد را بر عهده دارد. این فناوری امکان اجرای الگوریتم‌های پرواز خودمختار (Autonomous Flight Algorithms) را برای شکل‌دهی الگوهای پیچیده و پویا در آسمان فراهم می‌سازد.

ساخت موشک «قاسم بصیر» با خطای اصابت کمتر از یک متر

موشک «قاسم بصیر» با بردی فراتر از ۱۲۰۰ کیلومتر و دقتی بسیار بالا، به‌گونه‌ای طراحی شده که خطای اصابت آن کمتر از یک متر برآورد می‌شود. موشک «قاسم بصیر» در شرایط شدید جنگ و اخلال الکترونیکی با موفقیت مورد آزمایش قرار گرفته و توان بالای خود را در مقابله با این تهدیدات به اثبات رسانده است. از دیگر ویژگی‌های برجسته این موشک، قابلیت تشخیص و انتخاب هدف اصلی از میان چندین هدف فرعی است که نشان‌دهنده دقت و هوشمندی بالای سامانه هدایت آن می‌باشد.

این موشک به یک سامانه پیشرفته تصویرساز حرارتی (اپتیکی) مجهز است که امکان شناسایی دقیق اهداف و انجام هدف‌گیری با ضریب خطای بسیار ناچیز را فراهم می‌سازد. کاربرد هوش مصنوعی در این محصول عمدتاً در دو بخش کلیدی است: اول، ارتقای دقت سامانه ناوبری داخلی (INS) از طریق تحلیل و تصحیح خطاهای سنسورها و سازگاری با شرایط محیطی؛ و دوم، استفاده حیاتی از فناوری بینایی ماشین در کاونده بصری (Visual Seeker) برای شناسایی، ردیابی و هدایت دقیق موشک به سمت هدف در فاز نهایی پرواز که این قابلیت، استقلال از ماهواره‌های مکان‌یابی را فراهم کرده و دقت هدف‌گیری را به شدت افزایش می‌دهد.

ظهور پهپادهای نسل جدید/پردازش بلادرنگ داده‌های تصویری در ایستگاه زمینی

محصول مبتنی بر هوش مصنوعی دیگر هواپیمای بدون سرنشینی است که قابلیت هدایت از دور را دارد و برای انجام عملیات نقشه‌برداری و شناسایی شیء خاص در تصویر در اکثر حوزه‌ها از جمله عمرانی، کشاورزی و… استفاده می‌شود. پهپاد مجهز به بینایی ماشین، شامل دوربین تصویربرداری و همچنین پردازش تصویر و یادگیری ماشین به صورت آنلاین در ایستگاه زمینی می‌باشد.

در حوزه کشاورزی می‌توان از آن برای شناسایی گونه گیاهی، رنگ گیاهان و برگ‌های درختان، شناسایی تصاویر به صورت بافت در ارتفاع بالا و غیره استفاده کرد. این پهپاد علاوه بر دقت و سرعت بالا، قابلیت عبور در مناطق خطرناک و صعب‌العبور را در هر بازه زمانی فراهم می‌کند و کاربرد دوربین غیرمتریک به جای دوربین متریک را سبب می‌شود.

تحلیل‌گری در آسمان؛ نقش هوش مصنوعی در نقشه‌برداری خودکار

این سامانه از سه بخش سخت‌افزاری شامل ناوبری، برداشت داده و ایستگاه زمینی و همچنین بخش نرم‌افزاری تشکیل می‌شود. نرم‌افزار پهپاد شامل کنترل ناوبری، طراحی پرواز، آماده‌سازی و پردازش تصاویر دریافتی از سطح زمین و همچنین تحلیل محتوای تصویر توسط هوش مصنوعی تشکیل شده است. در این پهپاد شناسایی، هوش مصنوعی نقش محوری در بینایی ماشین و تحلیل خودکار تصاویر دارد. سیستم پهپاد از الگوریتم‌های یادگیری ماشین برای پردازش بلادرنگ داده‌های تصویری در ایستگاه زمینی استفاده می‌کند تا اشیاء، الگوها یا ویژگی‌های خاص مانند نوع گیاه، رنگ برگ یا بافت زمین را به‌صورت خودکار شناسایی کند.

این فناوری باعث می‌شود که پهپاد بتواند تصمیم‌گیری هوشمند در مورد مسیر پرواز یا نقاط مهم برای نقشه‌برداری انجام دهد و بدون نیاز به کنترل مستقیم انسان، داده‌های دقیق مکانی و تصویری فراهم آورد. در واقع، هوش مصنوعی به این سامانه امکان می‌دهد تصویری از محیط داشته باشد، داده‌ها را تفسیر کند و نتایج تحلیلی ارائه دهد؛ کاربردی که آن را از یک ابزار صرفاً کنترلی به یک «سامانه هوشمند تصویربردار و تحلیل‌گر محیط» تبدیل می‌کند.

تماشای بلوغ سامانه‌هایی چون «پیامبر اعظم» و پهپادهای شناسایی هوشمند، پیامی روشن برای بازارهای جهانی و معادلات منطقه‌ای دارد؛ «فناوری ایرانی دیگر قابل توقف نیست». بومی‌سازی موتورهای پردازش تصاویر ماهواره‌ای در سامانه «سهم» و عملیاتی‌سازی پروازهای گروهی (Swarm)، نشان داد که تکیه بر توان داخلی می‌تواند خلأهای تکنولوژیک را با سرعتی باورنکردنی پر کند.

دستاوردهای پنج‌گانه بررسی شده در این گزارش، تنها برشی کوتاه از واقعیت در حال تغییر صنعت هوافضای ایران است. جایگزینی «تصمیم‌گیری انسانی» با «پردازش هوشمند» در صحنه نبرد و پایش، مرزهای دقت را جابه‌جا کرده است. امروز هوش مصنوعی برای ایران نه یک ابزار تجملاتی، بلکه یک ضرورت راهبردی برای صیانت از آسمان و زمین است، مسیری که با درخشش نخبگان جوان آغاز شده و فرجام آن، پیشرانی در مرزهای دانش هوافضای جهان خواهد بود.