Modele oparte na SI pomagają kierownikom ruchu lotniczego przetrwać silne burze
Niebo nad Europą jest zatłoczone bardziej niż kiedykolwiek, a nieprzewidywalne zdarzenia, takie jak burze, mogą wymuszać działania przekraczające możliwości kontrolerów. „Poprzez zarządzanie ruchem lotniczym (ang. air traffic management, ATM) można w danym czasie bezpiecznie obsłużyć określoną ilość samolotów w danej przestrzeni powietrznej”, mówi Marta Sánchez, inżynier ds. badań i rozwoju hiszpańskiego centrum badań, rozwoju i innowacji w zakresie zarządzania ruchem lotniczym CRIDA (strona internetowa w języku hiszpańskim). „Jeśli samolotów jest za dużo, loty mają opóźnienia”. W ramach projektu ISOBAR (Artificial Intelligence Solutions to Meteo-Based DCB Imbalances for Network Operations Planning), prowadzonego przy wsparciu wspólnego przedsięwzięcia SESAR, powołanego w celu modernizacji europejskiego systemu ATM, wykorzystywana jest sztuczna inteligencja (SI) i inne zaawansowane technologie, by móc lepiej przewidywać zakłócenia równowagi pomiędzy przepustowością a popytem, które mogą prowadzić do utrudnień w podróżach i łagodzić wynikające z tego skutki.
Wykorzystywanie SI do precyzyjnego przewidywania intensywności burz
Jednym z czynników, który może szybko spowodować zachwianie równowagi w przestrzeni powietrznej jest pogoda, a zwłaszcza burze. Kiedy prognozowane są burze, ATM często podejmuje decyzję o zmniejszeniu przepustowości w danej przestrzeni powietrznej, co przekłada się na opóźnienia, zmiany tras i odwołania lotów. „Problem polega na tym, że dzisiejsze prognozy nie są zbyt dokładne”, wyjaśnia Manuel Soler, inżynier lotnictwa z Uniwersytetu Karola III w Madrycie i kierownik działań w zakresie prognoz meteorologicznych prowadzonych w ramach projektu ISOBAR. „Podawana jest informacja o tym, że warunki sprzyjają burzy, ale nie da się wskazać, kiedy i gdzie dokładnie ta burza się pojawi”. Jak mówi Soler, oznacza to, że ATM zamyka całą przestrzeń powietrzną, w której może wystąpić burza, nawet jeśli okaże się, że burza pojawia się na krótki czas jedynie na niewielkim obszarze. Posiadanie dokładniejszych informacji pozwoliłoby ATM na podejmowanie decyzji dotyczących jedynie bezpośrednich okolic zdarzenia pogodowego. W projekcie ISOBAR wykorzystano SI, dane satelitarne z obserwacji Ziemi oraz zaawansowane prognozowanie pogody, by móc lepiej przewidywać aktywność, wysokość, nasilenie i prawdopodobieństwo wystąpienia burz.
Równoważenie przepustowości i popytu
Wpływ burzy nie ogranicza się do najbliższej przestrzeni powietrznej, a pojedyncze zakłócenie często wywołuje efekt domina. „Jeśli w przestrzeni powietrznej X jest burza, loty mają opóźnienia i są przekierowywane, przez co zwiększa się popyt w przestrzeni powietrznej Y”, tłumaczy Sánchez. „Po osiągnięciu limitów przepustowości przestrzeni powietrznej Y ATM opóźni lub przekieruje loty do innej przestrzeni powietrznej, co wpłynie na równowagę między popytem a przepustowością itd.” Technologie opracowane w ramach projektu ISOBAR mogą pomóc rozwiązać te problemy. „Stworzyliśmy drugi model przewidywania popytu i możliwości”, mówi badaczka. „Dzięki niemu za pomocą SI analizowane są plany rozkładów lotów, sposoby zmiany trasy lotów w trudnych warunkach pogodowych oraz wpływ tych decyzji na popyt i przepustowość poza przestrzenią powietrzną, której dotyczą”. ATM może przewidzieć, gdzie można spodziewać się braku równowagi między popytem a przepustowością na podstawie wyznaczonych miejsc, w których przewidywany jest wzmożony ruch i danych z modelu prognozowania pogody. Zespół projektu ISOBAR stworzył także trzeci model, który wyznacza alternatywne plany lotów w celu ominięcia ruchliwych miejsc. „ATM może wykorzystać te informacje, w połączeniu z danymi pochodzącymi z innymi modeli, do proaktywnego podejmowania decyzji, które będą skutkowały zmniejszeniem natężenia i zagęszczenia ruchu, a tym samym ograniczeniem zakłóceń lotów”, podsumowuje Sánchez. Modele ISOBAR są obecnie dostępne jako prototyp, który posłuży do rozwoju, testowania i walidacji w ramach różnych usług i rozwiązań z zakresu ATM.
Słowa kluczowe
ISOBAR, sztuczna inteligencja, opóźnienia, zarządzanie ruchem lotniczym, ATM, odwołane loty, przestrzeń powietrzna, zaawansowane technologie, burze, prognozowanie, obserwacja Ziemi, satelita, plany lotu