كيف ستغير الطائرات والسيارات ذاتية القيادة مستقبل النقل؟

إن التطورات التي تشهدها الطائرات ذاتية القيادة والسيارات ذاتية القيادة تغير من نموذج النقل. وإليك نظرة على الكيفية التي ستغير بها تكنولوجيا التوجيه والتحكم مستقبل النقل.

إن تطوير المركبات ذاتية القيادة يشهد طفرة كبيرة في مختلف أنحاء العالم. فقد طورت الولايات المتحدة وأوروبا، وهما الدولتان الرائدتان في تطوير المركبات ذاتية القيادة، نماذج أولية تم اختبارها على الطرق في العالم الحقيقي، وهي على وشك التسويق التجاري. وهذه السيارات ذاتية القيادة هي الأقرب إلى تحقيق الغرض من الآلة المتمثل في "القيام بالعمل الشاق نيابة عنك"، حيث يمكنها القيادة دون أي تفاعل بشري، بمجرد دخول نقطة البداية والوجهة. وعلى هذا النحو، تمثل السيارات ذاتية القيادة معلماً رئيسياً في تحقيق الرغبة البشرية في تطوير آلات قادرة على القيام بالأشياء نيابة عنا.
ولكن تطوير السيارات ذاتية القيادة ليس مجرد تحد تقني، بل هو أيضا تحد قانوني وأخلاقي. وعلى الصعيد القانوني، فإن توضيح من يتحمل المسؤولية عندما تتسبب سيارة ذاتية القيادة في وقوع حادث يشكل قضية مهمة، وهناك أيضا مخاوف تتعلق بالخصوصية فيما يتصل بالكميات الهائلة من البيانات التي تجمعها السيارات ذاتية القيادة أثناء القيادة. وعلى الجانب الأخلاقي، نحتاج إلى مناقشة الأحكام التي ينبغي للسيارات ذاتية القيادة أن تتخذها لتجنب الحوادث. على سبيل المثال، تبرز مسألة برمجة الإجراءات التي ينبغي للسيارات ذاتية القيادة أن تختار اتخاذها للتسبب في أقل قدر من الضرر في حالة وقوع حادث لا مفر منه باعتبارها قضية معقدة وحساسة للغاية.
وبمجرد حل هذه القضايا القانونية والأخلاقية، يمكن للسيارات ذاتية القيادة أن تساهم بشكل كبير في الحد من حوادث المرور، وتخفيف الازدحام، وتقليل ضغوط القيادة، ولكننا لا نزال في عملية العمل على حل هذه القضايا مع تطور التكنولوجيا.
ولكن قبل وقت طويل من ظهور السيارات ذاتية القيادة، كان هناك شكل من أشكال النقل يتحرك من تلقاء نفسه دون تدخل بشري: الطائرات. ومنذ عقود من الزمان، كانت الطائرات تحمل الركاب والبضائع، وهي مجهزة بطيارين آليين يسمحون لها بالطيران بنفسها بمجرد تحديد نقطة الانطلاق والوجهة والمسار. ومع تطور الطيارين الآليين، تحول دور الطيار من كونه الطيار الوحيد للطائرة إلى السماح للطيار الآلي بالقيام بمعظم الطيران، وتولي القيادة فقط في المواقف الحرجة أو عندما يتطلب الأمر حكمًا بشريًا. لقد كان هذا الشكل من أشكال النقل معنا لفترة أطول مما قد تظن، فكيف أصبحت الطائرات شكلاً آمنًا من أشكال النقل دون قيادة بشرية؟ في هذه المقالة، سنلقي نظرة على كيفية تمكن الطائرات من الطيران بنفسها على طول مسار معين.
ولكي تتمكن الطائرة من الطيران بمفردها دون تحكم بشري، فلابد أن تكون مجهزة بنظام توجيه وتحكم. أولاً، "التوجيه" هو عندما يقوم الإنسان بإدخال الحركة المطلوبة للطائرة، أو المسار، إلى كمبيوتر الطائرة لتحديد خط الأساس للمسار الذي ينبغي للطائرة أن تتبعه. ومع ذلك، فمجرد إعطاء الطائرة مسارًا لتتبعه لا يعني أنها ستتبع هذا المسار تمامًا، ومن الممكن أن تنحرف الطائرة عن المسار أثناء الرحلة. للتحكم في هذا، نحتاج إلى "التحكم"، وهو التحكم في حركات الطائرة بحيث تتبع أوامر التوجيه التي أعطيت لها، أي المسار المحدد. يتم تجهيز الطائرة بعدد من الأجهزة المرتبطة بالتحكم والتي تسمح للطائرة بتغيير السرعة والاتجاه، ويقوم التحكم بحساب حركات هذه الأجهزة اللازمة للطائرة للطيران على طول المسار الذي أعطيت له ويجعل الأجهزة تعمل وفقًا لذلك. وبالمثل، إذا انحرفت الطائرة عن مسارها، يصدر التحكم أوامر تضبط حركات أدوات التحكم في الطائرة لإعادة الطائرة إلى مسارها.
ولتوضيح مفهوم التوجيه/التحكم هذا باستخدام مثال عداء يركض مسافة 100 متر حول مضمار، فإن المضمار هو المسار الذي ينبغي للعداء أن يتحرك على طوله ـ الأمر "التوجيهي". ولكن حتى لو كان العداء مدركاً تماماً للمسار الذي ينبغي له أن يسلكه، فإنه لا يركض فعلياً على طول المضمار كما هو. فقد يكون جسم الشخص غير متماثل، فيميل إما إلى اليسار أو اليمين، أو قد تغير الرياح التي تهب من الجانب الاتجاه الذي يركض فيه الشخص. وهذه العوامل الخارجية التي تؤثر على المسار الذي يسلكه الشخص تمنعه ​​من الركض على طول مسار "موجه". وهذا يحدث عندما يرسل المخ، الذي يعمل كنظام "تحكم"، أوامر إلى عضلات جسم الرياضي لتصحيح مسار الجري باستمرار حتى يظل الرياضي على المسار الصحيح.
يمكن تقسيم نظام التوجيه والتحكم في الطائرة إلى قسمين. الجزء الأول هو الجزء الذي يولد أوامر التوجيه. قبل أن تبدأ الطيران، تقوم بالتخطيط لرحلتك مسبقًا وإدخال المسار في الطيار الآلي للطائرة، حتى تعرف الطائرة المسار الذي يجب أن تتبعه في الوقت الفعلي أثناء الرحلة. ومع ذلك، إذا حدث حدث طقس يهدد الرحلة، مثل عاصفة مفاجئة، في المسار المخطط له، فقد يغير الخطة في منتصف الرحلة ويولد أوامر توجيه جديدة لمسار مختلف يتجنب التهديد. يتضمن الجزء الثاني من العملية إصدار أوامر التحكم إلى أدوات التحكم في الطائرة حتى تتمكن الطائرة من التحرك وفقًا لأوامر التوجيه. في الأيام التي سبقت الطيار الآلي، كان البشر يستخدمون حواسهم الخمس لتحديد الموقف الحالي وموقع الطائرة، ثم تحديد الحركات اللازمة لأدوات التحكم في الطائرة والتلاعب بها وفقًا لذلك. ومع ذلك، اليوم، استولى الطيار الآلي على هذا الدور البشري، باستخدام القوة الحسابية الدقيقة والسريعة لأجهزة الكمبيوتر لإصدار أوامر التحكم إلى الطائرة. أولاً، يتم الحصول على الموضع الحالي للطائرة واتجاهها من عدد من أدوات القياس الموجودة على الطائرة، بما في ذلك نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، ومقاييس الارتفاع، وأجهزة قياس الزوايا، وأجهزة السرعة، ثم يتم التحكم في أدوات التحكم في الطائرة عن طريق حساب مقدار الخطأ الذي لديها من التوجيه. تتكون أدوات التحكم هذه من خنق المحرك الذي يغير سرعة الطائرة وأسطح تحكم متعددة تغير اتجاه الطائرة، مما يسمح لجميع المتغيرات المشاركة في حركة الطائرة بالتغيير حسب الأوامر. يشار إلى مخطط معالجة المعلومات/التحكم هذا أحيانًا باسم نظام الطيران بالأسلاك لأنه يتم بالكامل عن طريق الإشارات الكهربائية. يمكن اعتبار نظام الطيران بالأسلاك مثل هذا بمثابة كمبيوتر يحل محل المهارات المعرفية والحكمية للطيار البشري.
إن سر قدرة الطائرة على الطيران بأمان على طول مسار بدون تحكم بشري هو التوجيه والتحكم: أولاً، يتم إخبار الطائرة بالمسار الذي يجب أن تسلكه، ثم تحسب الخطأ بين موقعها الحالي والمسار المقترح وتضبط أدوات التحكم للتعويض عنه، وتعيدها إلى المسار المستهدف. لا ينطبق هذا المبدأ على الطائرات فحسب، بل ينطبق أيضًا على أي شيء يتحرك تلقائيًا بدون تحكم بشري، مثل السيارات ذاتية القيادة والطائرات بدون طيار وآلات المصانع. وذلك لأن حتى التصميم الأكثر تطورًا لا يمكنه مراعاة جميع العوامل التي تؤثر على الكائن، وبدون التوجيه والتحكم، ستحدث أخطاء غير متوقعة حتمًا. تمامًا كما يفكر البشر في حالتهم الحالية ويغيرون عاداتهم وسلوكياتهم من وقت لآخر لتحقيق أهدافهم المرجوة، تحتاج الأشياء إلى ردود فعل مستمرة لأداء أدوارها بشكل جيد.
إن المقارنة بين السيارات ذاتية القيادة والطائرات تساعدنا على فهم إمكانات التكنولوجيا ذاتية القيادة. فكما عملت الطائرات بشكل موثوق مع أنظمة الملاحة ذاتية القيادة لعقود من الزمان، فإن السيارات ذاتية القيادة ستستخدم هذه التكنولوجيا لتغيير حياتنا بشكل كبير في المستقبل. تتمتع التكنولوجيا ذاتية القيادة بإمكانية ليس فقط أتمتة النقل، بل وأيضًا إحداث ثورة في أنظمة الخدمات اللوجستية، وزيادة القدرة على التنقل الشخصي، والمساهمة في حماية البيئة. وسوف يتطلب هذا البحث والتطوير المستمر، فضلاً عن الإجماع المجتمعي بشأن القضايا القانونية والأخلاقية. ومع مواجهة هذه التحديات، ستصبح تكنولوجيا القيادة الذاتية أكثر تكاملاً في حياتنا، وسنستمتع بالراحة والأمان اللذين سيجلبهما النقل في المستقبل.