ما وراء الطائرات بدون طيار والذكاء الاصطناعي: إعادة التفكير في مستقبل إزالة الألغام الإنسانية

لقد كنت أعمل مع الطائرات بدون طيار منذ عام 2014، ولكن اندلاع الحرب في أوكرانيا marked نقطة تحول في مسيرتي المهني. منذ عام 2022، تحولت اهتمامتي إلى استكشاف كيف يمكن استخدام الطائرات بدون طيار لتأتمة إزالة الألغام الإنسانية – ما هي القدرات التي تحتاجها، وكيف يمكن للتكنولوجيا جعل هذه الجهود أكثر أمانًا وفعالية.作为 جزء من هذا العمل، أتابع عن كثب مركز جنيف الدولي لإزالة الألغام (GICHD)، وحضور فعالياته، والتفاعل بانتظام مع خبرائه.

باعتبار الحلول القائمة على الطائرات بدون طيار مع الذكاء الاصطناعي، فهي مفيدة فقط في مرحلة المسح غير التقني (NTS) من عملية إزالة الألغام الإنسانية. هذا يعني أن الطائرات بدون طيار تاسكان مناطق كبيرة وجمعة البيانات. ثم يتم تحليل هذه البيانات بواسطة نموذج تعلم الآلة لتحديد المناطق التي قد تحتوي على ألغام. وليس المواقع الدقيقة للألغام.

المسح التقني (TS)، الذي يؤكد ويخريط المناطق الملوثة، لا يزال يعتمد على الأشخاص الذين يستخدمون كاشفات معدنية وكلاب مدربة وآلات إزالة الألغام الميكانيكية. يذهبون إلى المنطقة الملوثة لتحديد المواقع الدقيقة للخطر.

العملية لا تزال طويلة وخطرة ومكلفة:

• في عام 2023، كان هناك 15 ضحية بين من يزيلون الألغام في ثلاثة دول
• بمعدل الحالي، سوف يستغرق إزالة جميع الألغام أكثر من 100 عام
• تكلفة إزالة لغم واحد هو 50 إلى 100 مرة تكلفة إنتاجه

الألغام لا تزال تشكل تهديدا للمدنيين – كان هناك على الأقل 5,757 ضحية من الألغام/الأسلحة غير المنفجرة في عام 2023.

في هذا المنشور، أشرح لماذا لا تعمل الحلول القائمة على الطائرات بدون طيار الحالية لمرحلة المسح التقني (الأكثر تكلفة وأطول مدة الآن) وأشارك ما أرى أنه أفضل طريقة لتصحيح ذلك.

اكتشاف الألغام تحت التربة أو النباتات هو شبه مستحيل

الطائرات بدون طيار مع الكاميرات البصرية أو الحرارية العادية غالبًا ما تقوم بتصوير الصور من زاوية واحدة向 الأسفل. هذا النهج يعمل جيدًا لتحديد الشوائب على سطح الأرض ولكن يفشل في الكشف عن الألغام المدفونة أو المخفية. لهذا السبب، تُستخدم الطائرات بدون طيار في الغالب للمسح غير التقني في إزالة الألغام الإنسانية.

واحدة من الحلول في الخط الأمامي – Safe Pro AI – تقرر أن لديها معدل الكشف بنسبة 5 في المائة فقط في المناطق التي تحتوي على أشجار وآشجار.

حتى وإن كان ذلك أقل صلة بالأوكرانية، حيث تنتشر معظم الألغام على سطح الأرض، بدلاً من دفنها، فإن الوضع مختلف جدا (على سبيل المثال) كمبوديا:

• 4-6 مليون لغم أرضي لا يزال موجودًا من النزاعات في السبعينيات والتسعينيات
• 64,000+ ضحية منذ 1979، مع الأطفال كضحايا رئيسيين

الألغام غير المعدنية والقديمة المعدنية أكثر صعوبة في الكشف، حتى على السطح

الألغام غير المعدنية تمثل جزءًا كبيرًا من الألغام الأرضية في المناطق الصراعية الحالية والسابقة. وهي مصممة عمدًا لتجاوز الكشف بواسطة كاشفات المعادن التقليدية.

من الناحية البصرية، الألغام غير المعدنية صعبة الكشف. لا تلمع أو تبرز في الصور أو تظهر جيدًا على الكاميرات الحرارية. كاشفات المعادن والمغناطيسية إما تفوتها أو تنبه الكثير من الإنذارات الكاذبة.

لذلك، أدوات الكشف القائمة على الطائرات بدون طيار غالبًا ما تفوت الألغام غير المعدنية تمامًا.

عندما يتعلق الأمر بالألغام المعدنية القديمة، يتغير التآكل كيفية ظهورها وسلوكها، لذلك تختفي في الأرض وتستجيب بشكل سيئ للأدوات الكاشفة. والألغام غير المنتظمة أكثر صعوبة في التعرف عليها في الصور.

و لأن هذه الألغام أكثر صعوبة في الكشف، فإنها تأخذ وقتًا أطول للعثور عليها وإزالتها، أو تظل مخفية وتعرض من يزيلون الألغام والمدنيين للخطر.

اعتماد الطقس وdependence على النهار

إذا كنا نتحدث عن طائرات بدون طيار مع كاميرات RGB ومتعددة الطيف، فإنها تتطلب ضوء النهار. في المناطق الغائمة أو منخفضة الإضاءة أو المظللة (الغابات، الأنقاض)، يقل جودة الصورة والكشف عن الأجسام.

الكشف الحراري، بدوره، يعمل بشكل أفضل عند الفجر أو الغسق، عندما تختلف درجة حرارة الأرض واللغم. خلال منتصف النهار، يسخن الشمس كل شيء على قدم المساواة، مما يقلل من التباين.

أما المطر والتربة الرطبة فيمحيان التفاصيل السطحية، ويتغير لون التربة ودرجة حرارتها، ويمكن أن يخفيان أي تشوهات في التربة أو شذوذ حراري. والثلج يغطي العلامات المرئية ويعادل درجة حرارة السطح، مما يجعل الألغام غير قابلة للكشف.

طيران الطائرات بدون طيار فقط في أوقات معينة يبطئ بشكل كبير حتى مرحلة المسح غير التقني من إزالة الألغام، خاصة في المناطق التي تتمتع بمناخ غير متوقع.

التكنولوجيا مكلفة جدا

في 7 دول متأثرة، تصل مساحة تلوث الألغام الشخصية إلى أكثر من 100 كيلومتر مربع.

وفقًا للاختبارات في أوكرانيا، يمكن لإزالة الألغام بالتكنولوجيا الجديدة تقليل التكاليف من 3000-5000 دولار إلى 600-800 دولار للhekta، وهو ما يصل إلى 70,000 دولار للكيلومتر المربع. وفي بعض المناطق، قد يتجاوز ذلك سعر الأرض نفسه.

السبب الرئيسي للتكاليف العالية هو الإنذارات الكاذبة المتعددة التي تُعالج كتهديدات حقيقية. في المتوسط، يُزيل فريق أكثر من 50 لغم مشتبه به ليعثر على لغم واحد حقيقي.

معظم المناطق الملوثة بشدة تقع في دول نامية. لا تستطيع أن تتحمل تكاليف إزالة الألغام بدون تمويل من المنظمات الدولية أو الحكومات.

التكاليف también عالية جدًا للشركات للاستثمار. بمجرد أن تصبح إزالة الألغام رخيصة بما يكفي، قد تؤجر الشركات أراضي ملوثة بالألغام بشرط أن تزيلها. في المقابل، سوف تحصل على استعمال طويل الأمد بسعر رمزي وبعض الإعفاءات الضريبية.

حل؟

مع فريقي، قمنا باستكشاف أساليب تجمع المزيد من البيانات، ويمكن أن ترى من خلال الأوراق النباتية والتربة، وتحافظ على دقة كافية.

مثال على اتجاه واعد هو مشروع باحثين في جامعة أوفييدو. هم يختبرون نظام رادار ماص للغرض الأرضي المتراكب (GPR-SAR) مثبت على طائرة بدون طيار.

تم التأكيد من صحة الطيران في سيناريوهات واقعية أظهرت أن التكنولوجيا تحل المشكلات التالية:

1) يحدد الرادار موقع اللغم بدقة، تاركًا فقط تفكيكه أو تدميره ليتم إنجازه يدويا.

باستخدام جميع المسارات الرادارية الممكنة (تكوين متعدد تمامًا)، حصلوا على صور عالية الدقة حيث ظهرت الأهداف المدفونة أكثر إشراقًا ووضوحًا. وقاموا بالكشف بدقة عن أهداف صعبة مثل الألغام غير المعدنية الصغيرة والمدفونة على عمق ضحل، واللوحات الضاغطة الخشبية، والأنابيب البلاستيكية.

2) الحل يمكن أن يعمل ليلاً ونهاراً، في طقس متنوع، وحتى مع نباتات معتدلة.

كيف يعمل:

• يرسل نبضات رادار إلى الأرض.
• يكشف عن انعكاسات من التغييرات تحت السطح (على سبيل المثال، البلاستيك، المعدن، الفراغات).
• يبني صورًا ثلاثية الأبعاد تحت السطح بدقة على مستوى السنتيمتر عن طريق الجمع بين إشارات الرادار من أزواج المرسل-المستلم (Tx-Rx) والمواقع الجوية.

الحل لا يزال له قيود، ولكن بناءً على خلفيتي، إنه الاتجاه الأكثر صلة لبحث وتطوير الآن.

أحد نقاط القوة الرئيسية للرادار الأرضي الماص هو كمية البيانات التي يمكنه جمعها. المزيد من البيانات يعني أن الباحثين يمكنهم تحسين الدقة في مرحلة التعرف/التصنيف بالذكاء الاصطناعي. وهذا يؤدي إلى عمل مسح وأزالة أكثر كفاءة ويقلل التكاليف الإجمالية بنسبة 50% أو أكثر.