Loại hệ thống có chức năng tự hành nổi tiếng nhất hiện nay được lực lượng vũ trang một số quốc gia triển khai là hệ thống bảo vệ chủ động (SAZ) cho xe bọc thép, có khả năng tiêu diệt độc lập các tên lửa chống tăng tấn công, tên lửa không điều khiển và đạn pháo. AES thường là sự kết hợp của radar hoặc cảm biến hồng ngoại phát hiện các tài sản tấn công, với hệ thống điều khiển hỏa lực theo dõi, đánh giá và phân loại các mối đe dọa.
Toàn bộ quá trình từ lúc phát hiện đến lúc bắn ra quả đạn là hoàn toàn tự động, vì sự can thiệp của con người có thể làm nó chậm lại hoặc khiến việc kích hoạt kịp thời là hoàn toàn không thể. Người điều khiển không chỉ về mặt vật lý sẽ không có thời gian để đưa ra lệnh bắn đạn phản công, thậm chí anh ta sẽ không thể kiểm soát các giai đoạn riêng lẻ của quá trình này. Tuy nhiên, BACS luôn được lập trình trước để người dùng có thể dự đoán chính xác trường hợp hệ thống nên phản ứng và trường hợp nào thì không. Các loại mối đe dọa sẽ kích hoạt phản ứng BAC đã được biết trước, hoặc ít nhất là có thể dự đoán được với mức độ chắc chắn cao.
Các nguyên tắc tương tự cũng chi phối hoạt động của các hệ thống vũ khí tự động trên mặt đất khác, chẳng hạn như hệ thống đánh chặn tên lửa không điều khiển, đạn pháo và mìn được sử dụng để bảo vệ các căn cứ quân sự trong vùng chiến sự. Do đó, cả APS và hệ thống đánh chặn đều có thể được coi là các hệ thống tự trị, một khi được kích hoạt, không cần sự can thiệp của con người.
Thách thức: quyền tự chủ cho robot di động mặt đất
Ngày nay, các hệ thống di động trên mặt đất thường được sử dụng để phát hiện chất nổ và vô hiệu hóa chúng hoặc trinh sát địa hình hoặc các tòa nhà. Trong cả hai trường hợp, rô bốt được điều khiển và giám sát từ xa bởi người vận hành (mặc dù một số rô bốt có thể thực hiện các nhiệm vụ đơn giản như di chuyển từ điểm này sang điểm khác mà không cần sự hỗ trợ liên tục của con người). “Lý do tại sao sự tham gia của con người vẫn rất quan trọng là các robot di động trên mặt đất có rất nhiều khó khăn trong việc tự vận hành ở những địa hình khó và không thể đoán trước. Điều khiển một chiếc xe di chuyển độc lập trên khắp chiến trường, nơi nó phải vượt qua các chướng ngại vật, lái xe với các vật thể chuyển động và dưới hỏa lực của đối phương. Marek Kalbarczyk thuộc Cơ quan Phòng vệ Châu Âu (EDA) cho biết sẽ khó hơn nhiều - do không thể đoán trước - so với việc sử dụng các hệ thống vũ khí tự trị, chẳng hạn như SAZ nói trên. Do đó, quyền tự chủ của robot mặt đất ngày nay vẫn chỉ giới hạn ở các chức năng đơn giản, chẳng hạn như "theo dõi tôi" và điều hướng đến các tọa độ cho trước. Theo tôi có thể được sử dụng bởi các phương tiện không người lái để theo dõi một phương tiện hoặc người lính khác, trong khi điều hướng theo điểm tham chiếu cho phép phương tiện sử dụng tọa độ (do người điều khiển xác định hoặc được hệ thống ghi nhớ) để đến điểm đến mong muốn. Trong cả hai trường hợp, phương tiện không người lái sử dụng GPS, radar, chữ ký trực quan hoặc điện từ, hoặc các kênh vô tuyến để theo dõi người lãnh đạo hoặc một tuyến đường cụ thể / được ghi nhớ.
Lựa chọn của người lính
Từ quan điểm hoạt động, mục đích của việc sử dụng các chức năng độc lập như vậy thường là để:
• giảm thiểu rủi ro cho binh lính trong các khu vực nguy hiểm bằng cách thay thế người lái xe bằng phương tiện không người lái hoặc bộ dụng cụ lái xe không người lái với tính năng theo dõi đoàn xe tự động, hoặc
• cung cấp hỗ trợ cho quân đội ở các vùng sâu vùng xa.
Cả hai chức năng thường dựa vào một yếu tố được gọi là tránh chướng ngại vật để ngăn va chạm với chướng ngại vật. Do địa hình phức tạp và hình dạng của các khu vực riêng lẻ của địa hình (đồi, thung lũng, sông, cây cối, v.v.), hệ thống định vị điểm được sử dụng trong các nền tảng mặt đất phải bao gồm radar laser hoặc lidar (LiDAR - Light Detection And Ranging) hoặc có khả năng sử dụng bản đồ tải sẵn. Tuy nhiên, vì lidar dựa vào cảm biến chủ động và do đó dễ phát hiện, trọng tâm của nghiên cứu hiện nay là hệ thống hình ảnh thụ động. Tuy nhiên, bản đồ tải sẵn là đủ khi các phương tiện không người lái hoạt động trong các môi trường nổi tiếng đã có sẵn bản đồ chi tiết (ví dụ: giám sát và bảo vệ biên giới hoặc cơ sở hạ tầng quan trọng). Tuy nhiên, mỗi khi rô bốt mặt đất phải đi vào một không gian phức tạp và không thể đoán trước, một nắp đậy là điều cần thiết để điều hướng các điểm trung gian. Vấn đề là lidar cũng có những hạn chế của nó, đó là độ tin cậy của nó chỉ có thể được đảm bảo cho những phương tiện không người lái hoạt động ở những địa hình tương đối đơn giản.
Do đó, cần nghiên cứu và phát triển thêm trong lĩnh vực này. Để đạt được mục tiêu này, một số nguyên mẫu đã được phát triển để chứng minh các giải pháp kỹ thuật, chẳng hạn như ADM-H hoặc EuroSWARM, nhằm khám phá, thử nghiệm và chứng minh các tính năng tiên tiến hơn, bao gồm hợp tác hệ thống điều hướng tự động hoặc không người lái. Tuy nhiên, những mẫu này vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu ban đầu.
Còn nhiều khó khăn phía trước
Những hạn chế của lidar không phải là vấn đề duy nhất mà robot di động trên mặt đất (HMP) phải đối mặt. Theo nghiên cứu "Sự phù hợp địa hình và tích hợp các hệ thống không người lái trên mặt đất", cũng như nghiên cứu "Xác định tất cả các yêu cầu kỹ thuật và an toàn cơ bản đối với các phương tiện không người lái quân sự khi hoạt động trong một nhiệm vụ kết hợp liên quan đến các hệ thống có người lái và không người lái" (SafeMUVe), được tài trợ của Cơ quan Quốc phòng Châu Âu, những thách thức và cơ hội có thể được chia thành 5 loại khác nhau:
1. Hoạt động: Có rất nhiều nhiệm vụ tiềm năng có thể được xem xét đối với robot di động mặt đất với các chức năng tự động (trung tâm liên lạc, quan sát, trinh sát khu vực và tuyến đường, sơ tán người bị thương, trinh sát vũ khí hủy diệt hàng loạt, theo sau người dẫn đầu bằng tải, hộ tống vật tư, khai thông các tuyến đường, v.v.), nhưng các khái niệm hoạt động để hỗ trợ tất cả những điều này vẫn còn thiếu. Do đó, rất khó để các nhà phát triển robot di động trên mặt đất có chức năng tự động phát triển các hệ thống đáp ứng chính xác các yêu cầu của quân đội. Việc tổ chức các diễn đàn hoặc nhóm làm việc cho những người sử dụng phương tiện không người lái có chức năng tự hành có thể giải quyết vấn đề này.
2. Kỹ thuật: Những lợi ích tiềm năng của HMPs khép kín là đáng kể, nhưng vẫn còn những trở ngại kỹ thuật cần phải vượt qua. Tùy thuộc vào nhiệm vụ dự kiến, NMR có thể được trang bị nhiều bộ thiết bị trên tàu (cảm biến để trinh sát và quan sát hoặc giám sát và phát hiện vũ khí hủy diệt hàng loạt, bộ điều khiển để xử lý chất nổ hoặc hệ thống vũ khí, hệ thống định vị và dẫn đường), bộ thu thập thông tin, bộ điều khiển người vận hành và thiết bị điều khiển …Điều này có nghĩa là một số công nghệ đột phá là rất cần thiết, chẳng hạn như điện toán nhận thức / ra quyết định, tương tác giữa người và máy, trực quan hóa máy tính, công nghệ pin hoặc thu thập thông tin cộng tác. Đặc biệt, môi trường không có cấu trúc và nhiều tranh chấp khiến các hệ thống định vị và hướng dẫn rất khó hoạt động. Ở đây, nó là cần thiết để phát triển các cảm biến mới (máy dò neutron nhiệt, giao thoa kế dựa trên công nghệ nguyên tử siêu lạnh, thiết bị truyền động thông minh để giám sát và điều khiển, cảm ứng điện từ tiên tiến, quang phổ hồng ngoại) và các kỹ thuật, ví dụ, SLAM phân cấp và liên kết (Bản địa hóa và lập bản đồ đồng thời). Bản địa hóa và lập bản đồ) và khảo sát địa hình ba chiều, điều hướng tương đối, tích hợp nâng cao và tổng hợp dữ liệu từ các cảm biến hiện có, cũng như cung cấp khả năng di chuyển bằng cách sử dụng tầm nhìn kỹ thuật. Vấn đề không nằm ở bản chất công nghệ, vì hầu hết các công nghệ này đã được sử dụng trong lĩnh vực dân sự, nhưng trong quy định. Thật vậy, những công nghệ như vậy không thể được sử dụng ngay lập tức cho các mục đích quân sự, vì chúng phải được điều chỉnh cho phù hợp với các yêu cầu quân sự cụ thể.
Đây chính là mục đích của Chương trình Nghiên cứu Chiến lược Toàn diện OSRA của EAO, là một công cụ có thể cung cấp các giải pháp cần thiết. Trong OSRA, một số cái gọi là khối xây dựng công nghệ hoặc TBB (Khối xây dựng công nghệ) đang được phát triển, sẽ loại bỏ khoảng cách công nghệ liên quan đến rô bốt mặt đất, ví dụ: hành động chung của nền tảng có người lái và không có người ở, tương tác thích ứng giữa một người và một hệ thống không người lái với các mức độ tự chủ khác nhau; hệ thống kiểm soát và chẩn đoán; giao diện người dùng mới; điều hướng trong trường hợp không có tín hiệu vệ tinh; các thuật toán hướng dẫn, điều hướng và điều khiển và ra quyết định tự động và tự động cho các nền tảng có tổ lái và không người lái; kiểm soát một số robot và các hành động chung của chúng; dẫn đường và điều khiển vũ khí có độ chính xác cao; hệ thống trực quan tích cực; trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn để hỗ trợ việc ra quyết định. Mỗi TVB thuộc sở hữu của một nhóm chuyên dụng hoặc CapTech, bao gồm các chuyên gia từ chính phủ, ngành công nghiệp và khoa học. Thách thức đối với mỗi nhóm CapTech là phát triển một lộ trình cho TVB của họ.
3. Quy định / Pháp lý: Một trở ngại đáng kể đối với việc giới thiệu các hệ thống tự hành trong lĩnh vực quân sự là thiếu các phương pháp xác minh và đánh giá hoặc quy trình chứng nhận phù hợp được yêu cầu để xác nhận rằng ngay cả một robot di động với các chức năng tự trị cơ bản nhất cũng có khả năng hoạt động chính xác và an toàn ngay cả trong môi trường thù địch và thách thức. Trong thế giới dân sự, ô tô tự lái cũng gặp phải những vấn đề tương tự. Theo nghiên cứu của SafeMUVe, độ trễ chính được xác định theo các tiêu chuẩn cụ thể / thực tiễn tốt nhất là trong các mô-đun liên quan đến mức độ tự chủ cao hơn, cụ thể là Tự động hóa và Hợp nhất dữ liệu. Các mô-đun như "Nhận thức về môi trường bên ngoài", "Bản địa hóa và lập bản đồ", "Giám sát" (Ra quyết định), "Lập kế hoạch giao thông", v.v., vẫn ở mức độ sẵn sàng công nghệ trung bình và mặc dù có một số giải pháp và thuật toán được thiết kế để thực hiện các tác vụ khác nhau, nhưng chưa có tiêu chuẩn nào. Về vấn đề này, cũng có một tồn đọng liên quan đến việc xác minh và chứng nhận các mô-đun này, được giải quyết một phần bởi sáng kiến Châu Âu ENABLE-S3. Mạng lưới các trung tâm khảo thí mới được thành lập của EAO là bước đầu tiên đúng hướng. Điều này cho phép các trung tâm quốc gia thực hiện các sáng kiến chung để chuẩn bị cho việc thử nghiệm các công nghệ đầy hứa hẹn, ví dụ, trong lĩnh vực chế tạo người máy.
4. Nhân sự: Việc mở rộng sử dụng các hệ thống mặt đất tự hành và không người lái sẽ đòi hỏi những thay đổi trong hệ thống giáo dục quân sự, bao gồm cả việc đào tạo các nhà điều hành. Trước hết, quân nhân cần hiểu các nguyên tắc kỹ thuật của hệ thống tự động để vận hành và kiểm soát nó, nếu cần thiết. Việc tạo ra sự tin tưởng giữa người dùng và hệ thống tự trị là điều kiện tiên quyết để áp dụng rộng rãi hơn các hệ thống trên mặt đất với mức độ tự chủ cao hơn.
5. Tài chính: Trong khi các công ty thương mại toàn cầu như Uber, Google, Tesla hay Toyota đang đầu tư hàng tỷ euro vào ô tô tự lái, quân đội lại chi một khoản khiêm tốn hơn nhiều cho các hệ thống mặt đất không người lái, hệ thống này cũng được phân bổ giữa các quốc gia có kế hoạch quốc gia của riêng họ cho sự phát triển của các nền tảng như vậy. Quỹ Quốc phòng châu Âu mới nổi sẽ giúp củng cố nguồn vốn và hỗ trợ cách tiếp cận hợp tác để phát triển các robot di động trên mặt đất với các chức năng tự trị tiên tiến hơn.
Cơ quan Châu Âu làm việc
EOA đã tích cực làm việc trong lĩnh vực robot di động mặt đất trong vài năm. Các khía cạnh công nghệ đặc biệt như lập bản đồ, lập kế hoạch tuyến đường, đi theo người dẫn đầu hoặc tránh chướng ngại vật đã được phát triển trong các dự án nghiên cứu hợp tác như SAM-UGV hoặc HyMUP; cả hai đều do Pháp và Đức đồng tài trợ.
Dự án SAM-UGV nhằm phát triển một mô hình trình diễn công nghệ độc lập dựa trên nền tảng mặt đất di động, được đặc trưng bởi kiến trúc mô-đun của cả phần cứng và phần mềm. Đặc biệt, mẫu trình diễn công nghệ đã khẳng định khái niệm về quyền tự chủ có thể mở rộng (chuyển đổi giữa chế độ điều khiển từ xa, bán tự chủ và hoàn toàn tự chủ). Dự án SAM-UGV được phát triển thêm trong khuôn khổ dự án HyMUP, nhằm khẳng định khả năng thực hiện các nhiệm vụ chiến đấu với các hệ thống không người lái phối hợp với các phương tiện có người lái hiện có.
Ngoài ra, việc bảo vệ các hệ thống tự hành khỏi sự can thiệp có chủ ý, phát triển các yêu cầu an toàn cho các nhiệm vụ hỗn hợp và tiêu chuẩn hóa HMP hiện đang được giải quyết bởi dự án PASEI và các nghiên cứu của SafeMUVe và SUGV.
Trên mặt nước và dưới nước
Hệ thống hàng hải tự động (AMS) có tác động đáng kể đến bản chất của chiến tranh và ở mọi nơi. Sự sẵn có rộng rãi và giảm chi phí của các thành phần và công nghệ có thể được sử dụng trong các hệ thống quân sự cho phép ngày càng nhiều các tổ chức nhà nước và phi nhà nước tiếp cận với các vùng nước của đại dương trên thế giới. Trong những năm gần đây, số lượng các AWS được vận hành đã tăng lên nhiều lần và do đó, các chương trình và dự án thích hợp phải được thực hiện để cung cấp cho các đội tàu các công nghệ và năng lực cần thiết để đảm bảo hàng hải an toàn và tự do trên các vùng biển và đại dương.
Ảnh hưởng của các hệ thống tự động hoàn toàn đã mạnh đến mức bất kỳ ngành công nghiệp quốc phòng nào bỏ lỡ bước đột phá công nghệ này cũng sẽ bỏ lỡ sự phát triển công nghệ trong tương lai. Các hệ thống không người lái và tự hành có thể được sử dụng rất thành công trong lĩnh vực quân sự để thực hiện các nhiệm vụ phức tạp và khó khăn, đặc biệt là trong các điều kiện thù địch và không thể đoán trước, mà môi trường hàng hải minh họa rõ ràng. Thế giới hàng hải rất dễ thách thức, nó thường vắng mặt trên bản đồ và khó định hướng, và các hệ thống tự trị này có thể giúp vượt qua một số thách thức này. Chúng có khả năng thực hiện các công việc mà không cần sự can thiệp trực tiếp của con người, sử dụng các phương thức hoạt động do sự tương tác của các chương trình máy tính với không gian bên ngoài.
Có thể nói rằng việc sử dụng AMS trong các hoạt động hàng hải có triển vọng rộng lớn nhất và tất cả đều "nhờ" vào tính chất thù địch, không thể đoán trước và quy mô của không gian biển. Đáng chú ý, khát khao chinh phục không gian biển không thể nguôi ngoai, kết hợp với những giải pháp khoa học công nghệ tiên tiến, phức tạp nhất luôn là chìa khóa thành công.
AMS ngày càng trở nên phổ biến hơn trong giới thủy thủ, trở thành một phần không thể thiếu của các hạm đội, nơi chúng chủ yếu được sử dụng trong các nhiệm vụ phi sát thương, chẳng hạn như trong hoạt động bom mìn, trinh sát, giám sát và thu thập thông tin. Nhưng các hệ thống hàng hải tự trị có tiềm năng lớn nhất trong thế giới dưới nước. Thế giới dưới nước đang trở thành đấu trường tranh chấp ngày càng gay gắt, tranh giành tài nguyên biển ngày càng gay gắt, đồng thời yêu cầu cao phải đảm bảo an toàn cho các tuyến đường biển.
