ICTPRESS - در یک نمایش خیره‌کننده در چین،‌ بیش از 15 هزار پهپاد با هم هماهنگ شدند که یک رکورد فنی و مهندسی محسوب می‌شود.

به گزارش شبکه خبری ICTPRESS، پانزده هزار و نهصد و چهل و هفت پهپاد به‌طور هم‌زمان به پرواز درآمدند و درخت عظیم و درخشانی به نام درخت آسمان را تشکیل دادند که چون کهکشانی می‌درخشید، و سپس آتش‌بازی‌های طلایی مانند آبشاری از طلای مذاب از آسمان فرو ریختند»؛ این بخشی از توصیف چاینا اینستایدر درباره نمایش پهپادی جدید چین بود که موفق به کسب دو رکورد جهانی گینس شد؛ یکی برای پرواز هم‌زمان ۱۵٬۹۴۷ پهپاد با کنترل از یک رایانه، و دیگری برای اجرای هوایی ۷۴۹۶ پهپاد که آتش‌بازی حمل می‌کردند که هر دو، رکوردهای پیشین را دو برابر کردند.

این اتفاق نه تنها نمایش فناوری، هنر و هماهنگی بی‌نقص بود، بلکه نمادی از مرزهای نوین نمایش هوایی در عصر پهپادها محسوب می‌شود. که در این گزارش به بررسی آن پرداخته‌ایم:

فناوری‌هایی که پشت صحنه کار می‌کنند

این نمایش خیره‌کننده از هزاران پهپاد، مجموعه‌ای از فناوری‌های پیشرفته را به کار گرفته است؛ قبل از اینکه نمایش شروع شود، نرم‌افزار خاصی طراحی شده است که هر پهپاد را درست مانند یک «پیکسل متحرک» می‌بیند. به عبارتی، مسیر پرواز، زمان روشنایی، رنگ‌ها و موقعیت نهایی هر پهپاد با دقیق‌ترین برنامه‌ریزی تعیین می‌شود. درست مثل اینکه ۱۵٬۹۴۷ توپ نورانی را در آسمان قرار بدهید و برای هر کدام دقیقاً بگویید «سه ثانیه بعد به آن نقطه برو»، «بعدش به سمت آنجا پرواز کن»، «رنگ‌ات این شود» و «ایست». برنامه‌ریزی دقیق باعث می‌شود که وقتی نمایش آغاز می‌شود، همهٔ این واحدها با هم حرکت کنند و تصویری یکپارچه خلق کنند.

برای اینکه هر پهپاد بتواند دقیقاً به نقطه‌ای که برنامه‌ریزی شده برسد، به فناوری موقعیت‌یابی دقیق نیاز است. معمول‌ترین روش، استفاده از سیستم‌های ناوبری جهانی (مثل جی‌پی‌اس) است؛ اما فقط جی‌پی‌اس معمولی کافی نیس در نمایش‌های پهپادی بزرگ، از فناوری RTK (Real-Time Kinematic) یا روش‌های مشابه بهره گرفته می‌شود که روشی برای تعیین موقعیت بسیار دقیق با استفاده از تصحیح لحظه‌ای داده‌های جی‌پی‌اس است و دقت مکان‌یابی پهپادها را تا چند سانتی‌متر افزایش می‌دهد. اگر فقط جی‌پی‌اس معمولی استفاده ‌می‌شد، احتمال داشت بعضی پهپادها کمی از محل‌شان منحرف شوند، یا باد آنها را جابه‌جا کند، یا هماهنگی کامل نداشته باشند. اما با RTK یا روش‌های مشابه، هر پهپاد دقیقاً در نقطه تعیین‌شده قرار می‌گیرد و نمایش به هم نمی‌ریزد.

کنترل مرکزی و همگام‌سازی زمانی؛‌ نمایش بسیار بزرگ مثل این، نیازمند آن است که تمام پهپادها «باهم» عمل کنند، نه فقط هر کدام به‌صورت جداگانه. برای همین، یک سیستم کنترل مرکزی یا حداقل یک ساختار مدیریتی متمرکز وجود دارد که دستورات را به همه پهپادها ارسال می‌کند: چه وقتی شروع کن، کجا برو، روشن شو، رنگت عوض شود، موقعیت جدید بگیر، ایست.در عین حال، زمان‌بندی هم باید دقیق باشد؛ یعنی پهپادها نباید با تأخیر زیاد عمل کنند، چون اگر یکی دیر روشن شود یا یکی دیر بپرد، تصویر کلی بهم می‌ریزد. این مسئله مثل آن است که هزاران ربات روی صحنه تئاتر همزمان حرکت کنند و هرکدام حتی کسری از ثانیه تأخیر داشته باشند — نمایش به هم می‌خورد. بنابراین، شبکه ارتباطی کم‌تأخیر، نرم‌افزار مدیریت مأموریت و پروتکل‌های همگام‌سازی اهمیت فراوان دارند.

سخت‌افزار نمایش؛ باتری، نور، بدنه سبک: هر پهپاد نه‌تنها باید قابلیت پرواز داشته باشد، بلکه باید بتواند نورپردازی کند (معمولاً با ال‌ای‌دی‌های چند رنگ)، وزن کمی داشته باشد تا بتواند بالا برود و مدت پرواز مناسبی داشته باشد. شرکت‌های فعال در این حوزه می‌گویند برای نمایش‌های بزرگ، باتری‌ها بهینه شده‌اند، بدنه سبک طراحی شده، و سیستم‌های نور طوری انتخاب شده‌اند که از فاصله زیاد قابل‌دیدن باشند.

به زبان خیلی ساده فرض کنید ۱۵٬۹۴۷ توپ نورانی روی ربات‌های پرنده نصب شده‌اند که هرکدام بایستی تا ارتفاع مناسب بروند، بدون اینکه باتری‌شان خیلی زود تمام شود، و آنقدر سبک باشند که باد آنها را نلرزاند. اگر وزن زیاد بود یا باتری ضعیف، پهپاد نتوانست تا پایان نمایش همراهی کند.

همچنین، طراحی نور، زاویه دید، رنگ‌ها، امکان خاموش/روشن شدن سریع، همه بخشی از سخت‌افزارِ نمایش هستند.

ایمنی، اجتناب از برخورد و پشتیبان‌گیری؛ وقتی هزاران پهپاد در آسمان در حال پروازند، خطر برخورد یا سقوط هم وجود دارد. برای همین، نمایش‌دهندگان از الگوریتم‌های اجتناب از برخورد، سنسورهای سرعت و موقعیت، و سیستم بازگشت خودکار یا فرود اضطراری بهره می‌گیرند. همچنین پیش از اجرای نهایی، تست‌های شبیه‌سازی‌شده انجام می‌شود یعنی همان «شبیه‌سازی دیجیتال» که در فضای مجازی اجرا می‌شود تا ببینند هر پهپاد در شرایط مختلف چگونه عمل می‌کند. اگر مشکلی مشاهده شود، پیش از اجرای واقعی آن را رفع می‌کنند. مانند زمانی که یک نظامی هزار نفر را در میدان مانور می‌دهد و پیش از شروع، بارها در شرایط متفاوت تمرین می‌کند تا مطمئن شود هیچ چیزی از کنترل خارج نمی‌شود؛ در نمایش پهپادی هم همین کار انجام می‌شود.

این فناوری‌ها چگونه با اجرا ترکیب شدند؟

حال که روشن شد چه فناوری‌هایی به کار رفته‌اند، دوباره به نمایش لیویانگ بازگردیم و ببینیم این فناوری‌ها چگونه با اجرا ترکیب شدند تا آن شب به‌یادماندنی ساخته شود.نمایش با ۱۵٬۹۴۷ پهپاد به‌وضوح نیازمند موقعیت‌یابی دقیقِ سانتی‌متری بود؛ اگر هر پهپاد حتی چند متر خطا داشت، تصویر کل آسمان به هم می‌ریخت. سپس نرم‌افزار مأموریت، به هر پهپاد مسیر و زمان رسیدن مشخص را داده بود و دستگاه کنترل مرکزی آن را با تأخیر بسیار کم اجرا کرد. سخت‌افزار پرواز (پهپادها) نیز باید قابلیت داشتند همزمان با پرواز، روشنایی بدهند، رنگ‌ها را تغییر دهند، ارتفاع را حفظ کنند و باد را تحمل کنند.

تصویر نهایی، ترکیبی از هزاران نقطه نورانی بود که به‌تدریج در آسمان شکل می‌گرفت: گل‌های بزرگ، نوشته‌ها، نمادها. و زمانی که لحظهٔ اوج فرا می‌رسید، پهپادها در قالب حرکت‌های هماهنگ، تصویر بزرگی را به شکلی زنده خلق کردند که گویی یک نمایش سینمایی در آسمان رخ می‌دهد.به همین خاطر است که این اجرا نه فقط یک رکورد شکستن بود، بلکه نمایش قدرت هماهنگ فناوری‌ها در مقیاسی عظیم محسوب می‌شود.

چالش‌ها و نکات فنی

با وجود این پیچیدگی‌ها، اجرای چنین نمایشی خالی از چالش نیست و هر مرحله از آن نیازمند برنامه‌ریزی دقیق و فناوری‌های پیشرفته است. یکی از نخستین چالش‌ها، باد و شرایط آب‌وهواست. اگر جریان باد شدید یا بارش باران وجود داشته باشد، پهپادها ممکن است از مسیر خود منحرف شوند یا حتی دچار آسیب شوند. به همین دلیل، پیش از هر اجرا، وضعیت جوی با دقت بررسی می‌شود و گاهی در صورت نامناسب بودن شرایط، پرواز به تعویق می‌افتد.

در گام بعدی، تیم‌های مهندسی معمولاً دست‌کم چند صد یا حتی چند هزار شبیه‌سازی را انجام می‌دهند تا هر سناریوی ممکن از جمله نقص ارتباط یا خطای ناگهانی نرم‌افزار بررسی شود. این شبیه‌سازی‌ها تضمین می‌کند که حتی اگر چند پهپاد از مدار خود خارج شوند، کل نمایش فرو نپاشد و الگوی نوری نهایی همچنان منسجم بماند.از دیگر چالش‌ها، پایداری ارتباط میان پهپادها و ایستگاه کنترل است. وقتی هزاران پهپاد به‌طور هم‌زمان در آسمان پرواز می‌کنند، باید شبکه‌ای بسیار سریع و مقیاس‌پذیر میان آن‌ها برقرار باشد. کوچک‌ترین تأخیر در ارسال فرمان یا قطع ارتباط با چند پهپاد می‌تواند باعث ایجاد حفره یا اختلال در تصویر نهایی شود. به همین دلیل، در چنین مانورهایی از شبکه‌های ارتباطی چندلایه استفاده می‌شود تا در صورت قطع یک مسیر، مسیر جایگزین فوراً فعال شود.

عامل دیگر، محدودیت باتری و زمان پرواز است. بیشتر پهپادهای نمایشی تنها ۲۰ تا ۳۰ دقیقه زمان پرواز دارند و باید در همین بازه تمام مراحل پرواز، تشکیل الگو و بازگشت ایمن را انجام دهند. بنابراین، زمان‌بندی پرواز، اجرای حرکات و حتی طراحی الگوهای نوری باید به‌گونه‌ای باشد که هیچ پهپادی پیش از پایان نمایش دچار افت توان یا خاموشی ناگهانی نشود.

در نهایت، ایمنی مخاطبان و فضای اجرای نمایش اهمیت حیاتی دارد. سقوط حتی یک پهپاد می‌تواند خطرساز باشد، به‌ویژه زمانی که نمایش در مناطق شهری یا در نزدیکی جمعیت زیاد برگزار می‌شود. برای جلوگیری از این خطر، محدوده پرواز معمولاً کاملاً قرنطینه می‌شود و سیستم‌های اضطراری برای فرود سریع در صورت بروز مشکل در نظر گرفته می‌شوند. افزون بر این، در برخی نمایش‌ها که از جلوه‌هایی مانند آتش یا نورهای بسیار شدید استفاده شده، رعایت فاصله ایمن و کنترل دقیق انرژی خروجی اهمیت دوچندان پیدا می‌کند.

در یکی از اجراهای پیشین در چین حتی گزارش شد که نقص در هم‌زمانی چند پهپاد باعث ایجاد جرقه‌هایی در آسمان شده بود؛ رخدادی که بار دیگر اهمیت مدیریت ایمنی و کنترل دقیق را نشان می‌دهد.

اجرای موفق این نمایش نشان می‌دهد که صنعت نمایش‌های هوایی با پهپادها اکنون وارد مرحله جدیدی شده است جایی که مقیاس، دقت و هماهنگی در سطحی رقابتی جهانی قرار دارد. همچنین، چنین نمایش‌هایی می‌توانند جایگزینی پاک‌تر برای آتش‌بازی‌های سنتی باشند: پهپادها قابل استفاده مجدد هستند، آلودگی صوتی و محیطی کمتر تولید می‌کنند. پژوهش در «هنر پهپادی» این موضوع را تأیید می‌کند. از سوی دیگر، این موفقیت شاید پیام‌های دیگری نیز داشته باشد: توانایی مهندسی، طراحی سیستم‌های بزرگ و هماهنگی پیچیده را به نمایش گذاشت، که می‌تواند کاربردهای فراتر از سرگرمی نیز داشته باشد. اما مهم است که همچنان ایمنی، مقررات و مسئولیت‌پذیری رعایت شود.