شاهکار تاریخی پهپاد هوش مصنوعی در پیست مسابقه؛ شکست قهرمانان جهان و ثبت رکورد خیره‌کننده!

هوش مصنوعی هر چقدر هم که بحث‌های داغی درباره تأثیرات زیست‌محیطی یا اجتماعی به راه انداخته باشد، یک چیز در موردش قطعی است: در بازی کردن و شکست دادن انسان‌ها بی‌رقیب است! سال ۱۹۹۷ بود که ابررایانه دیپ بلو (Deep Blue) شرکت IBM در یک بازی تاریخی گری کاسپاروف، استادبزرگ شطرنج را مات کرد و حدود دو دهه بعد هم AlphaGo گوگل توانست در بازی بسیار پیچیده‌تر «گو»، قهرمان سرشناس دنیا را به زانو درآورد. از آن زمان به بعد هم تقریباً هر چند ماه یک‌بار سر و کله یک هوش مصنوعی پیدا شده که انسان‌ها را در بازی‌های ویدیویی فوق‌العاده پیچیده‌ای مثل استارکرفت (StarCraft) یا دوتا ۲ (Dota 2) مغلوب می‌کند. همه این شاهکارها حیرت‌انگیز بوده‌اند، اما نکته اینجا بود که هوش مصنوعی همیشه در زمین خودش ما را شکست می‌داد؛ یعنی در دنیاهای کامپیوتری، شبیه‌سازی‌شده و چهارچوب‌های بسته‌ای که قوانین مشخصی دارند. اما حالا تیمی از مهندسان آزمایشگاه ریزپرنده‌ها (MAVLab) در دانشگاه صنعتی دلفت هلند، پهپاد هوشمند و سبکی ساخته‌اند که معادلات این بازی را از ریشه تغییر داده است.

این تیم تحقیقاتی، کوادکوپتر مجهز به هوش مصنوعی خود را وارد یک مسابقه پر سر و صدای پهپادی در ابوظبی کرد؛ رقابتی نفس‌گیر که در آن پهپادهای هدایت‌شده با هوش مصنوعی مستقیماً به مصاف خلبان‌های نخبه انسانی رفتند. در این رشته هیجان‌انگیز که به مسابقات پهپادی دید اول‌شخص یا FPV معروف است، خلبان‌ها پرنده‌های چهارپره ریموت‌کنترل خود را با سرعت‌های سرسام‌آور ۱۰۰ تا ۱۶۰ کیلومتر بر ساعت (۶۰ تا ۱۰۰ مایل در ساعت) از میان دروازه‌های کوچک عبور می‌دهند. آن‌ها برای کنترل پهپاد از عینک‌های واقعیت مجازی ویژه‌ای استفاده می‌کنند که تصویر زنده دوربین جلوی پهپاد را مستقیماً جلوی چشمشان می‌آورد؛ طوری که احساس می‌کنی خودت درون آسمان داری پرواز می‌کنی!

اما ماجرا فقط به تمام کردن مسابقه ختم نشد؛ این تیم هلندی مقام اول را درو کرد و در مسیر رسیدن به جام قهرمانی، چند تن از قهرمانان نامدار FPV جهان را پشت سر گذاشت. این اتفاق تاریخی، نخستین باری است که یک پهپاد هدایت‌شده توسط هوش مصنوعی موفق می‌شود در یک تورنمنت مسابقه‌ای بین‌المللی خلبان‌های انسان را شکست دهد. البته سه سال پیش هم تیمی از دانشگاه زوریخ پهپادی مبتنی بر هوش مصنوعی ساخته بود که توانست انسان‌ها را مغلوب کند، اما آن مسابقه فقط در یک محیط بسته آزمایشگاهی و کنترل‌شده برگزار شده بود. دستاورد تازه دانشگاه دلفت ثابت کرد یک ماشین که با ساختاری ساده آموزش دیده، حتی با حداقل سنسورها و سخت‌افزارهای داخلی، می‌تواند مستقیماً وارد پیست مسابقه واقعی و غیرآزمایشگاهی انسان‌ها شود و باز هم همه را جا بگذارد.

پیروزی تاریخی این تیم در نوامبر ۲۰۲۵ رقم خورد، اما جزئیات علمی و فنی دقیق این دستاورد به تازگی در ژورنال معتبر Science Robotics منتشر شده است.

«به جای اینکه مدام حسگر‌ها و کامپیوترهای قوی‌تر و سنگین‌تری روی ربات سوار کنیم، می‌خواستیم بفهمیم از کم‌ترین منابع پردازشی ممکن، چقدر هوش و توانمندی می‌توان بیرون کشید.» کریستوف دی واگتر (Christophe De Wagter)، مهندس هوافضا در دانشگاه دلفت و یکی از نویسندگان اصلی این مقاله، در بیانیه رسمی خود ادامه داد: «مسابقات پهپاد دقیقاً همان میدان چالش‌برانگیز و سختی بود که نیاز داشتیم تا این فرضیه‌ها را خارج از محیط آزمایشگاه محک بزنیم. این چالش ما را وادار کرد هوش مصنوعی بسازیم که نه فقط سریع، بلکه بسیار سرسخت و سازگار باشد و حتی در نبود داده‌های مرجع بیرونی هم مسیرش را گم نکند.»

مسابقات سرعت پهپادها؛ ورزشی متکی بر پیوند انسان و ماشین

مسابقات پهپادهای FPV اصلاً شوخی‌بردار نیست و به درد کسانی که دل‌نازک هستند—یا به بیان دقیق‌تر، کسانی که با حرکات سریع حالت تهوع و سرگیجه می‌گیرند—نمی‌خورد! حتی تماشای ویدیوهای چرخش‌ها، پشتک‌زدن‌ها و شیرجه‌های این پرنده‌ها در سرعت‌های دیوانه‌وار می‌تواند حال تماشاگران را بد کند. خلبان‌ها با دو اهرم جوی‌استیک زاویه‌ها، جهت و شتاب موتورها را تنظیم می‌کنند. این ترکیب هماهنگ انسان و ماشین باید در هر دور از پیست، از دل چند دروازه بسیار کوچک رد شود و پهپادی که کم‌ترین زمان ثبت‌شده را داشته باشد، برنده است؛ ورزشی بی‌نهایت پرهیجان و خطرناک که در آن یک اشتباه در کسری از میکروثانیه به سقوط و متلاشی شدن پهپاد ختم می‌شود.

با وجود اینکه تب و تاب این رشته نسبت به دوران اوجش در اواخر دهه ۲۰۱۰ کمی فروکش کرده، هنوز هم طرفداران آنلاین پروپاقرصی در سراسر دنیا دارد. جالب اینجاست که پیدایش این ورزش تنها به لطف پیشرفت هم‌زمان چند فناوری ممکن شد: باتری‌های سبک‌وزن، دوربین‌های مینیاتوری فوق‌العاده ریز و عینک‌ها و لینک‌های ارسال تصویر بی‌سیم با کم‌ترین تأخیر، همگی دست به دست هم دادند تا این رقابت جنون‌آمیز خلق شود.

اینکه پهپادهای مسابقه‌ای ذاتاً ماشین‌هایی مجهز به حسگر‌های گوناگون هستند، آن‌ها را به یک بستر آزمایشی فوق‌العاده برای محققان رباتیک و هوش مصنوعی تبدیل کرده است. در سال ۲۰۲۲، دانشگاه زوریخ پهپادی را به مدل هوش مصنوعی ویژه‌ای به نام Swift مجهز کرد. این هوش مصنوعی داده‌های لحظه‌ای دوربین را می‌گرفت تا محیط را ببیند، دروازه‌ها را پیدا کند و از برخورد با موانع بگریزد. یک شبکه عصبی داخلی همه‌چیز را در کسری از ثانیه تجزیه و تحلیل می‌کرد و بهترین مسیر پروازی را برمی‌گزید. پهپاد Swift قهرمانان انسان را شکست داد و در آن زمان سر و صدای زیادی کرد؛ اما نکته اینجا بود که این رقابت در یک پیست سرپوشیده و کنترل‌شده با ابعاد تقریبی ۲۵ در ۲۵ متر (۸۲ در ۸۲ فوت) انجام شد که سیستم دقیقاً برای همان شرایط آموزش دیده بود. به طوری که حتی تغییراتی جزئی در میزان نور محیط، عملکرد Swift را به هم می‌ریخت.

مهندسان دانشگاه دلفت با الهام از نتایج آن آزمایش، دست به کار شدند تا پهپادی بسازند که انعطاف‌پذیری و سازگاری بسیار بهتری با محیط‌های متغیر داشته باشد. پهپاد اختصاصی آن‌ها که MonoRace نام دارد، مثل رقیب قبلی‌اش از یک مدل هوش مصنوعی قدرتمند برای تحلیل زنده تصاویر دوربین استفاده می‌کند. علاوه بر این، مونو‌ریس به یک واحد اندازه‌گیری اینرسی (IMU) مجهز است؛ حسگری دقیق که شتاب و چرخش پهپاد را در هر لحظه زیر نظر می‌گیرد. ترکیب این داده‌های اینرسی با تصاویر دوربین به هوش مصنوعی کمک می‌کند تا موقعیت دقیق مکانی خود را روی پیست مسابقه به خوبی درک کند.

همین درک فضایی و مکانی به مونو‌ریس اجازه می‌دهد حتی در پیست‌های ناآشنا بدون خطر تصادف پرواز کند. از طرفی، این قابلیت نقطه ضعف روش‌های مبتنی بر دوربین خالی را پوشش می‌دهد؛ روش‌هایی که با افت کیفیت نور یا تار شدن تصویر به راحتی مختل می‌شوند. فراموش نکنیم که تمام این فرآیندها با سرعتی سرسام‌آور رخ می‌دهند.

استاورو بهنام (Stavrow Bahnam)، پژوهشگر رباتیک دانشگاه دلفت و یکی از نویسندگان مقاله، در این باره توضیح داد: «پرواز در سرعت‌های بسیار بالا تنها با یک دوربین چالش فوق‌العاده‌ای است؛ چون تصاویر به سرعت تار و دفرمه می‌شوند و هوش مصنوعی زمان بسیار ناچیزی برای تشخیص دقیق موقعیت پهپاد در اختیار دارد. ما روشی قدرتمند توسعه دادیم که داده‌های بصری دوربین را با اطلاعات حرکتی خود پهپاد ترکیب می‌کند و اجازه می‌دهد پرنده در سرعت‌های بالا بدون نیاز به GPS در پیست مسیریابی کند.»

آنچه MonoRace را از سیستم‌های هوش مصنوعی غول‌پیکر در خودروهای خودران یا ربات‌های انسان‌نما متمایز می‌کند، سبک بودن و سادگی ساختار آن است. کل این مغز متفکر هوش مصنوعی روی یک ریزرایانه بسیار کوچک سوار شده؛ آن‌قدر سبک که وزن پهپاد را بالا نبرد و آن‌قدر بهینه که هیچ تأخیری ایجاد نکند. با این وجود، این سیستم قدرتی اعجاب‌انگیز دارد و تخمین زده می‌شود در هر ثانیه ۵۰۰ فرمان حرکتی صادر می‌کند! مهندسان به جای اینکه مدل را روی یک پیست خاص آموزش دهند، با رویکرد یادگیری تقویتی (Reinforcement Learning) به آن یاد دادند که چطور با شرایط سازگار شود. مونو‌ریس پس از آزمون و خطاهای بی‌شمار در محیط شبیه‌سازی، بهترین روش‌ها را برای حل مسائل مسیریابی کشف کرد و سپس همان مهارت‌ها را با موفقیت در دنیای واقعی پیاده کرد.»

رابین فرده (Robin Ferede)، دانشجوی دکترای مهندسی هوافضای دانشگاه دلفت و دیگر نویسنده این پژوهش، در بیانیه‌ای اعلام کرد: «شبکه عصبی ما به جای اینکه اول مسیر پرواز را ترسیم کند و فرمان‌های حرکتی سنتی بفرستد، یاد گرفته است که مستقیماً و بی‌واسطه موتورهای پرنده را کنترل کند.»

چالش واقعی و نبرد مونو‌ریس در پیست ابوظبی

این تیم تحقیقاتی در نوامبر سال گذشته، مونو‌ریس را در لیگ مسابقات خودران ابوظبی (A2RL) وارد می‌دانی واقعی کرد؛ تورنمنتی بزرگ که بهترین خلبان‌های نخبه انسانی برای فتح سکو در آن رقابت می‌کنند. در طول مسابقه، MonoRace با حداکثر سرعت حدود ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت (۶۲ مایل بر ساعت) مانور می‌داد، معلق می‌زد و برق‌آسا از میان دروازه‌ها عبور می‌کرد. این پهپاد نه‌تنها تمامی تیم‌های رقیب هوش مصنوعی را شکست داد، بلکه رکورد زمانی بهتری نسبت به سه قهرمان سابق جهان در میان انسان‌ها به ثبت رساند!

به گفته پژوهشگران، این رکورد مونو‌ریس را به نخستین پهپاد خودران تاریخ تبدیل می‌کند که انسان‌ها را در یک تورنمنت مسابقه‌ای بین‌المللی جا می‌گذارد. دستاوردی که تأثیر آن بسیار فراتر از مسابقات پهپادی است و افق‌های تازه‌ای را برای «هوش مصنوعی فیزیکی» (Physical AI) باز می‌کند. با ورود خودروهای خودران و حتی ربات‌های انسان‌نما به خطوط تولید انبوه، نیاز شدیدی به سیستم‌های هوش مصنوعی وجود دارد که بتوانند حرکت در دنیای فیزیکی را بدون کوبیده شدن به موانع اطراف بفهمند و مدیریت کنند. وقتی پهپادی می‌تواند در سرعت‌های فراتر از ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت حرکات آکروباتیک انجام دهد و سالم به مقصد برسد، یعنی مهندسان حداقل در مسیر کاملاً درستی قدم برمی‌دارند.

البته این موفقیت قرار نیست به این زودی‌ها باعث شود ربات‌های بزرگ‌تر در زمین‌های ورزشی از انسان‌ها جلو بزنند؛ چرا که سریع‌ترین ربات‌های دونده امروزی، هرچند در مسافت‌های کوتاه بسیار تیز و چابک‌اند، اما معمولاً در نهایت به در و دیوار کوبیده می‌شوند و آتش می‌گیرند!