نگاهي به پهپاد تحويل كالاي جديد آمازون

آمازون براي اولين‌بار، در جريان كنفرانس re:Mars در لاس‌وگاس، پهپاد ترابري تمام الكتريكي خود را به نمايش گذاشت. در طراحي اين پهپاد، هم از هليكوپترها و هم از هواپيماها الهام گرفته شده است. اين پهپاد، همانند يك هليكوپتر، از توانايي نشست‌وبرخواست عمودي برخوردار است و مي‌تواند از حالت پرواز عمودي به پرواز افقي تغيير وضعيت دهد. اين پرنده كه به‌صورت شش‌گوشه طراحي‌ شده، داراي پوشش‌هايي در هر ۶ طرف است كه تيغه‌ها را از كنار پوشش مي‌دهند و ايمني پهپاد را افزايش مي‌دهند.

براساس ادعاي آمازون، فعاليت اين پهپاد جهت تحويل سفارش‌هاي متخصصان در ماه‌هاي آينده شروع خواهد شد؛ اما مشخص نيست كه از اين وسيله كجا استفاده خواهدشد. ديگر نكته‌ي حائز اهميت، وجود حسگرها و واحدهاي پردازشي متعدد در اين پهپاد است كه امكان اجراي انواع مختلفي از الگوهاي يادگيري ماشين را براي آن به ارمغان مي‌آورند؛ الگوهايي كه موجب افزايش ايمني اين پرنده مي‌شوند.

اين اولين باري است كه آمازون به‌طور عمومي در رابطه با استفاده از حسگرهاي تصويري، گرمايي و فراصوتي (Ultrasonic) كه توسط اين شركت توسعه‌داده شده‌اند صحبت مي‌كند. ديگر مسئله‌ي جديدي كه توسط آمازون تشريح شده، نحوه‌ي مانوردهي پهپاد براي فرود در محل موردانديشه متخصصين است.

وقتي اين پرنده در وضعيت پرواز افقي است و شبيه به يك هواپيما پرواز مي‌كند، تا حدي به TIE Fighter-ها در مجموعه‌ي جنگ‌ ستارگان شباهت دارد. در اين وضعيت، هسته‌ي مركزي پهپاد حسگرها، ابزارهاي ناوبري و مرسوله را در خود جاي مي‌دهد. حداكثر برد اين پرنده‌ي جديد در حدود ۲۴ كيلومتر است و حداكثر وزن مرسوله‌ها نيز مي‌تواند در حدود ۲ كيلو و ۲۶۰ گرم باشد.

اگر نگاهي به نمونه‌ي پيشين پهپاد ترابري آمازون داشته‌باشيم، بي‌شك اذعان خواهيم كرد كه اين پهپاد جديد، از انديشه متخصصين طراحي، تفاوت قابل‌توجهي نسبت به طراحي سنتي نسل پيشين دارد.

نسل پيشين پهپاد آمازون

اما جداي از طراحي جذاب پهپاد، تمركز آمازون در زمان معرفي اين پرنده، بيشتر روي مجموعه‌ي حسگرها و ويژگي‌هاي ايمني توسعه‌داده‌شده براي آن بود. گور كيمچي، معاون برنامه‌ي پرايم اير (Prime Air) در اين رابطه مي‌گويد:

گرايش ما براي اجتناب از فناوري همان چيزي است كه موجب ايمني مستقل اين پهپاد مي‌شود. من از عبارت «ايمني مستقل» استفاده مي‌كنم؛ چرا كه برخلاف برخي روش‌ها كه ويژگي‌هاي ايمني را درون پرنده تعبيه نمي‌كنند، در پهپاد ما، تمام ويژگي‌هاي ايمني در خود پرنده تعبيه شده‌اند.

كيمچي روي اين مسئله نيز تأكيد داشت كه طراحي سخت‌افزار و نرم‌افزار اين پهپاد تماما توسط آمازون انجام شده است. وي اظهار داشت:

ما تمام فناوري‌هاي اين پرنده از مواد خام تا سخت‌افزار، نرم‌افزار، ساختار، كارخانه‌ي توليدي، زنجيره‌ي تأمين قطعات و تحويل آن را خودمان كنترل مي‌كنيم. درنهايت، اين پرنده خود مي‌تواند به كنترل خود بپردازد و از توانايي‌هاي بي‌نظيري براي واكنش به جهان اطراف برخوردار است.

واضح است كه تيم طراحي آمازون تلاش داشته تا حتي‌الامكان سطوح پروازي پهپاد را به‌شكلي ساده طراحي كند. در اين طراحي، تنها از چهار سطح كنترلي سنتي (شبيه به هواپيماها) و ۶ تيغه‌ي چرخان استفاده شده است. سيستم خلبان خودكار، كه توسط آمازون توسعه‌ يافته‌است، داده‌هاي دريافت‌شده از حسگرها را مورد ارزيابي قرار مي‌دهد و مي‌تواند پرنده را در ۶ جهت هدايت كند. محفظه‌ي مركزي پهپاد كه به‌صورت زاويه‌دار طراحي شده هم ثابت است و هيچ حركتي ندارد.

پهپاد جديد آمازون در حال پرواز

در رابطه با ميزان صداي توليد‌شده توسط اين پهپاد توضيح دقيقي ارائه نشده است؛ اما به‌گفته‌ي كيمچي، صداي توليد‌شده در محدوده‌ي مشخص‌شده در استانداردهاي ايمني است و مسئله‌ي توليد صدا نيز از جمله موارد حائز اهميت براي آمازون بوده است. در هر حال، احتمالا صداي توليد‌شده در حدي خواهدبود كه بتوانيم از نزديك‌شدن آن به حياط خانه‌هاي‌مان باخبر شويم.

براي آگاهي از محيط اطراف، اين پهپاد از مجموعه‌اي از حسگرها و الگوهاي يادگيري ماشين استفاده مي‌كنند كه تماما به‌طور مستقل و توسط خود پرنده اجرا مي‌شوند. به‌لطف طراحي خاص پهپاد، مسير پروازي آن بسيار انعطاف‌پذيرتر از پهپادهاي رايج است و همين مسير پروازي نيز به‌صورت مداوم، توسط سيستم كنترلي مورد پايش قرار مي‌گيرد.

الگوهاي يادگيري ماشين به پرنده‌ي جديد آمازون اجازه مي‌دهند تا حين پرواز، ترافيك هوايي را كشف كرده و به آن واكنش نشان دهد. شناسايي منطقه‌ي فرود هم از جمله وظائف اين الگوها است؛ شايان ذكر است كه شناسايي خطوط برق در منطقه‌ي فرود، از جمله چالش‌هاي بررگي است كه سيستم هدايتي پهپاد جديد توانسته بر آن فائق آيد. براي انجام اين كار، تيم طراحي از الگوهاي تصويرسنجي، الگوهاي جداسازي و شبكه‌هاي عصبي استفاده مي‌كند. كيمچي در اين رابطه مي‌گويد:

احتمالا در اين زمينه مدرن‌ترين الگوريتم‌ها را در اختيار داريم.

هر زمان كه اين پهپاد متوجه حضور شخصي يا يك مانع در محل فرود شود، مي‌تواند فرايند فرود را لغو كرده يا آن را به تعويق بيندازد. به‌گفته‌ي كيمچي:

مهم‌ترين كاري كه اين پرنده مي‌تواند انجام دهد، اتخاذ تصميمي امن در زماني است كه با شرايطي پيش‌بيني‌نشده مواجه شده است؛ شرايطي كه از قبل براي آن‌ها برنامه‌ريزي نشده است.

تيم توسعه‌ دهنده‌ي اين پرنده از تكنيك جديدي به‌نام «نقشه‌برداري و بومي‌سازي تصويري هم‌زمان» هم استفاده مي‌كنند. در صورت عدم دسترسي به اطلاعات GPS يا داده‌هاي مكاني قبلي، اين تكنيك به پهپاد اجازه مي‌دهد تا نقشه‌اي از محيط كنوني خود تهيه كند. كيمچي مي‌گويد:

تركيب توانايي‌هاي ادراكي و تنوع الگوريتم‌ها همان چيزي است كه ايمني ويژه‌اي را براي سيستم ما به ارمغان مي‌آورد.

در زماني‌كه پهپاد در حال حركت به سمت محل تحويل مرسوله‌ها يا انبار است، لازم است تا داده‌هاي دريافتي از تمام حسگرها و خروجي تمامي الگوريتم‌ها با يكديگر تطبيق داشته باشند. در صورت بروز هرگونه اشكال، پهپاد مي‌تواند مأموريت را لغو كند. كيمچي مي‌گويد:

تمام بخش‌هاي سيستم بايد تشخيص دهند كه امكان ادامه‌ي كار وجود دارد.

در صنعت هوانوردي، به‌كارگيري سيستم‌هاي همراه كاملا رايج است؛ اما كيمچي تأكيد مي‌كند كه رويكرد آمازون از به‌كارگيري سيستم‌هاي همراه فراتر مي‌رود. كيمچي اهميت تنوع حسگرهايي كه مستقل از يكديگر فعاليت مي‌كنند را مورد تأكيد قرار مي‌دهد. براي مثال، پهپاد جديد آمازون تنها از يك حسگر براي تعيين زاويه‌ي حمله استفاده مي‌كند؛ اما مي‌تواند از روش‌هاي ديگري نيز براي اندازه‌گيري اين متغير استفاده كند.

هرچند آمازون هنوز آماده نيست تا در رابطه با تمام جزئيات سخت‌افزاري اين پرنده صحبت كند؛ اما به‌ادعاي كيمچي، در اين پهپاد از بيش از يك سيستم‌عامل و معماري پردازنده بهره گرفته شده‌است.

آنچه پرنده‌ي جديد آمازون را به يك پهپاد كامل تبديل مي‌كند، يك‌پارچه‌سازي تمام حسگرها، هوش مصنوعي و طراحي خاص اين پهپاد است. براي مثال، اين پرنده مي‌تواند مانند اكثر پهپادهاي مدرن، حتي با از كار افتادن يكي از ملخ‌ها، همچنان به پرواز ادامه دهد؛ اما در برخي شرايط مي‌تواند با وجود از دست رفتن دو ملخ نيز به كار خود ادامه دهد. جالب‌تر اينكه برخلاف باقي پهپادها، اين پرنده‌ي جديد مي‌تواند مانند هواپيماها در حالت Glide (پرواز بدون نيروي موتور) نيز قرار گيرد.

براي دستيابي به اين توانايي، تيم توسعه‌دهنده از هوش مصنوعي براي ارزيابي بيش از۵۰ هزار وضعيت مختلف استفاده كرده است. شبيه‌سازي‌هاي ديناميك سيالات كه براي طراحي اين پهپاد انجام‌شده‌اند نيز نيازمند ۳۰ ميليون‌ساعت پردازش بوده و به‌كمك پلتفرم رايانش ابري آمازون به‌انجام رسيده است. ميليون‌ها شبيه‌سازي نيز براي مطالعه موقعيت حسگرها و برد آن‌ها و انتخاب لنزهاي مناسب به‌انجام رسيده‌اند تا در هر مورد بهترين گزينه‌ها انتخاب شوند. كيمچي در اين رابطه مي‌گويد:

بهينه‌سازي [پهپاد] بدين معني است كه مجموعه‌اي مناسب و متنوع از حسگرها را انتخاب كنيم و [بدانيم] چگونه آن‌ها را پيكربندي كنيم. در اين حالت همواره هم سيستم‌هاي همراه را در اختيار داريم و هم از تنوع بهره مي‌بريم. چه از انديشه متخصصين ابزارهاي فيزيكي و چه از انديشه متخصصين الگوريتم‌ها.

تيم توسعه‌دهنده‌ي اين پهپاد هزاران چرخه‌ي شبيه‌سازي سخت‌افزاري را نيز اجرا كرده‌اند. در اين شبيه‌سازي‌ها، سطوح متحرك فعال مي‌شوند و حسگرها نيز محيط‌هايي شبيه‌سازي‌شده را مورد پايش قرار مي‌دهند. بااين‌حال، كيمچي اطلاعات بيشتري در رابطه با اين شبيه‌سازي‌ها ارائه نكرد. به‌منظور حصول اطمينان از مناسب بودن الگوهاي تحليلي و محاسبه‌اي، تيم طراحي‌كننده اين پرنده‌ي جديد را در دنياي واقعي نيز مورد آزمايش قرار داده است. كيمچي در اين رابطه مي‌گويد:

الگوهاي تحليلي و محاسبه‌اي ما بسيار ژرف هستند؛ اما با دنياي واقعي تطابق كامل ندارند. دنياي واقعي، اصلي‌ترين منبع رويدادهاي پيش‌بيني‌نشده است.

هنوز زمان دقيق استفاده‌ي عملياتي از اين پهپاد مشخص نيست؛ اماه به‌گفته‌ي جف ويلكي، مدير جهاني كسب‌وكار مصرفي آمازون، احتمالا در ماه‌هاي آينده شاهد رساندن كالاها به مشتريان توسط اين پرنده خواهيم بود.

استفاده از پهپاد‌ها مي‌تواند نقطه‌ي قوت ديگري براي كسب‌وكار آمازون باشد. به‌ادعاي اين شركت، اين پرنده‌ها مي‌توانند اجسامي با وزن تقريبي ۲كيلو و ۲۶۰ گرم را در مدت‌زمان تقريبي ۳۰ دقيقه به مقصد برسانند. اين توانايي موجب برتري آمازون بر فروشگاه‌هاي فيزيكي خواهدشد و مشتريان بيشتري را به‌سمت خريد الكترونيك سوق مي‌دهد.