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Skyborg, la IA de la USAF, ha volado el XQ-58A Valkyrie

El laboratorio de la fuerza aérea (AFRL), ha continuado con el desarollo de su proyecto Skyborg, del que ya hemos hablado varias veces en el blog.

El último paso dado en el desarrollo de la misma ha sido ponerla a los mandos del avión no tripulado XQ-58A Valkyrie, durante una salida de 25 de julio de 2023.

Los ensayos se realizaron en el Complejo de Entrenamiento y Pruebas de Eglin. El vuelo es la culminación de cuatro años de investigación que comenzó con los programas Skyborg Vanguard y Autonomous Aircraft Experimentation (AAx).

La misión probó un marco de seguridad de múltiples capas en un avión no tripulado volado por IA y demostró que ésta podría resolver problemas tácticamente relevante durante las operaciones de vuelo. Los resultados permiten transferir estas capacidades autónomas aire-aire y aire-superficie a otros programas.

Coronel Tucker Hamilton, jefe de Pruebas de IA. y Operaciones, para el Departamento de la Fuerza Aérea

Fuentes: Nota de prensa y AFRL

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Visión artística de un drone de bajo coste «Skybork», capaz de actuar como punto fiel y en enjambre

La IA será parte importante dentro de los ejércitos del futuro. Permite analizar de forma rápida muchas variables y toma de decisiones rápida. Ambas cosas pueden aportar autonomía a los aviones no tripulados y facilitar las cosas a las tripulaciones de los aviones tripulados.

Por ejemplo, hemos hablado mucho acerca de la futura labor de los UAV como puntos fieles y de su vuelo en enjambre. Pero ambas cosas son impensables sin cierto grado de autonomía. Imaginemos un punt fiel que entra en combate aire-aire o ataca un objetivo en tierra. Si tiene que responder a los comandos de un operador humano, el tiempo de reacción entre que los sensores o cámaras envían la información al humano, el humano toma la decisión y da la orden al UAV y éste la ejecuta, es demasiado largo. Si el avión contara con un sistema autónomo, capaz de aprender sobre la marcha y de reaccionar a las distintas variables del entorno, podrá adaptarse, defenderse y cumplir de mejor modo la misión que le programe su operador humano.

La velocidad de procesamiento y la adaptación puede ayudar a una tripulación humana a tomar decisiones, escoger objetivos…

Y esta autonomía y rapidez es, precisamente, la que está generando debates acerca de la autonomía de las armas y de mantener al humano dentro del ciclo de decisión.

Lo que está claro es que la IA ha llegado para quedarse, en el entorno militar también.

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La IA que voló el F-16 (X-62 VISTA) hizo combate aéreo

Prometimos actualizar información sobre el X-62 VISTA tan pronto supiéramos algo más, y hemos encontrado otra nota de prensa de DARPA, así que actualizamos…

En menos de tres años, los algoritmos de inteligencia artificial (IA) desarrollados bajo el programa Air Combat Evolution (ACE) de DARPA han pasado de controlar F-16 simulados que vuelan combates aéreos en pantallas de computadora a controlar un F-16 real en vuelo.

A principios de diciembre de 2022, los desarrolladores de algoritmos de ACE cargaron su software de inteligencia artificial en un avión de prueba F-16 especialmente modificado conocido como X-62A o VISTA (Variable In-flight Simulator Test Aircraft), en la escuela de pilotos de pruebas (TPS – Test Pilot School-) de la USAF, en la base aérea de Edwards, California, y realizó varios vuelos durante varios días, hasta completar 15h de vuelo. Los vuelos demostraron que la IA puede controlar un avión de combate.

Combate en simulador IA contra IA

Los vuelos de ACE AI fueron parte de un exitoso programa de prueba más amplio, que involucraba a DARPA, TPS y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL), lo que permitió que varias organizaciones del Departamento de Defensa (DoD) trabajaran en estrecha colaboración con los contratistas de desarrollo de IA hacia objetivos comunes.

Gracias al excelente trabajo en equipo y la coordinación entre DARPA, la Escuela de Pilotos de Pruebas de la Fuerza Aérea, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea y nuestros equipos de desempeño, hemos progresado rápidamente en la Fase 2 en todas las áreas del programa ACE. VISTA nos permitió simplificar el programa saltándonos la fase de subescala planificada y procediendo directamente a una implementación a gran escala, ahorrando un año o más y brindando información sobre el rendimiento en condiciones de vuelo reales.

Realizamos múltiples salidas con numerosos puntos de chequeo, realizados en cada salida para probar los algoritmos en diferentes condiciones de inicio, contra varios adversarios simulados y con capacidades de armas simuladas. No nos encontramos con ningún problema importante, pero encontramos algunas diferencias en comparación con los resultados obtenidos en las simulaciones, lo cual es de esperar cuando se pasa de lo virtual a lo real. Esto destaca la importancia no solo de probar en vuelo las capacidades autónomas avanzadas, sino también de hacerlo en bancos de pruebas como VISTA, lo que nos permite aprender lecciones rápidamente e iterar a un ritmo mucho más rápido que con otros vehículos aéreos.

Teniente coronel Ryan «Hal» Hefron, gerente del programa ACE para DARPA

Combate en simulador humano contra IA

Los algoritmos que se cargaron en el ordenador del X-62 para que controlaran el avión son de EpiSci, PhysicsAI, Shield AI y el Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins

Iniciado en 2019, el objetivo de Air Combat Evolution (ACE) es desarrollar una IA autónoma fiable, escalable, y que pueda utilizarse en combate aéreo de forma colaborativa con pilotos humanos.

En 2020 este programa, como os contamos en este blog, enfrentó a unas inteligencias artificiales contra otras en un simulador de vuelo de código abierto, para finalmente enfrentar a la IA ganadora de todas ellas con un piloto humano.

Otros programas similares han enfrentado a pilotos reales contra IA que volaba un avión virtual y que se proyectaba sobre la realidad, una suerte de realidad aumentada.

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Un F-16 (X-62 VISTA) vuela más de 15h con una IA a los mandos

El verano pasado os presentábamos el X-62 VISTA (VISTA proviene de Variable Stability In-flight Simulator Test Aircraft o Variable In-flight Stability Test Aircraft). Básicamente, un F-16 biplaza (F-16D Block 30 Peace Marble Il con aviónica de un Block 40)altamente modificado para convertirlo en un avión experimental, y un «simulador de vuelo volante».

Aunque eso de simulador y en vuelo parezca contradictorio, tiene una fácil explicación: este avión es capaz de simular el comportamiento de casi cualquier otro avión en vuelo, del pesado B-52 al ágil caza ligero HAL Tejas. Algo así como aquél avión que era capaz de simularlos a todos… pero versión ultra moderna.

Lo que hace que el avión experimental sea aún más revolucionario es su reciente inclusión en el programa Skyborg de la USAF, que busca explorar posibles aplicaciones militares de sofisticados sistemas de inteligencia artificial para dotar de autonomía táctica a los aviones de combate no tripulados (UCAV).

Y con esto último está relacionada la última nota de prensa que ha hecho pública Lockheed Martin:

El Lockheed Martin VISTA X-62A, un avión de entrenamiento único en su tipo, fue pilotado por un agente de inteligencia artificial durante más de 17 horas recientemente, lo que representa la primera vez que la IA participa en un avión táctico. […] El vuelo de más de 17 horas de un agente de AI se llevó a cabo como parte de una serie de pruebas en diciembre.

La nota de prensa indica que son unos ensayos realizados durante el último mes de diciembre. Sin embargo, la redacción de la nota de prensa nos lleva a confusión, no tenemos claro si la IA ha totalizado 17h de vuelo a los mandos, o si ha realizado un único vuelo de 17h, lo que hubiera supuesto repostajes en vuelo intermedios. En principio entendemos que es lo primero.

VISTA nos permitirá desarrollar y probar en paralelo técnicas de inteligencia artificial de vanguardia y nuevos diseños de vehículos no tripulados. Este enfoque, combinado con pruebas enfocadas en nuevos sistemas de vehículos a medida que se producen, madurará rápidamente la autonomía de las plataformas no tripuladas y nos permitirá dotar a nuestros combatientes de capacidades tácticamente relevantes.

Dr. M. Christopher Cotting, director de investigación de la Escuela de Pilotos de Pruebas de la Fuerza Aérea de EE. UU

Siguiendo con la nota de prensa…

Las actualizaciones incluyen un sistema de simulación VISTA (VSS) actualizado proporcionado por Calspan, y el algoritmo de seguimiento del modelo (MFA) de Lockheed Martin y el sistema para el control autónomo de la simulación (SACS). Los sistemas SACS y MFA integrados juntos brindan nuevas capacidades a VISTA para que pueda usarse para realizar los experimentos de prueba de vuelo más avanzados que enfatizan la autonomía y de la IA.

Esta nueva capacidad del sistema de misión con VSS, MFA y SACS enfatiza el desarrollo e integración avanzados de algoritmos de aeronaves autónomas. En el corazón del sistema SACS se encuentra Skunk Works Enterprise-wide Open Systems Architecture (E-OSA) que impulsa la Enterprise Mission Computer versión 2 (EMC2) o «Einstein Box».

Los componentes adicionales de SACS incluyen la integración de sensores avanzados, una solución de seguridad multinivel y un conjunto de pantallas de tableta Getac en ambas cabinas. Estos componentes mejoran las capacidades de VISTA al tiempo que mantienen su ventaja de creación rápida de prototipos, lo que permite específicamente cambios rápidos de software para aumentar la frecuencia de los vuelos de prueba y acelerar el ritmo del desarrollo de la IA y la autonomía para satisfacer las necesidades urgentes de seguridad nacional.

VISTA continuará desempeñando un papel integral en el rápido desarrollo de las capacidades de IA y autonomía para la Fuerza Aérea de los EE. UU. Actualmente está pasando por una serie de inspecciones de rutina. Los vuelos se reanudarán en la Base de la Fuerza Aérea Edwards a lo largo de 2023.

Ya en 2010 hablamos de la idea de convertir un F-16 en blanco aéreo, o QF-16. Volaría en 2013. Y en 2016 el QF-16 estaría volando como punto fiel, eso sí con un piloto de seguridad a bordo.

Y ya sabéis, si os ha gustado la entrada, ¡seguidnos!

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Carga aérea con drones y su precio, inteligencia artificial y SPACS, con Julián Estevez

Coste del transporte por tonelada y milla, ¡calculado antes de la crisis energética!

Con Julián Estévez, @jeibros en Twittter, hablamos a menudo acerca de drones de carga aérea y sus costes, de inteligencia artificial, de SPACs (Special Purpose Acquisition Companies). Y después de un buen rato de charla acerca de las tres cosas pensamos, ¿por qué no grabarlo y que lo puedan escuchar todos? Ya sabéis que en esta casa cuando tomamos unas cañas con un amigo hablamos de cosas muy raras…

Julián Estévez es profesor de la Universidad del País Vasco, y es especialista en drones e inteligenica artificial.

El podcast se puede enontrar en Amazon Music, Apple Podcast, Google Podcast, Ivoox, Spotify

pd: Si la intro y la despedida os son familiares, que no os sorprenda. En un ejercicio de nostalgia podcasteril he hablado con Javier Lago para pedirle permiso y utlizar la introducción que hizo para el que, si no recuerdo mal, fue el primer podcast español sobre aviación: Remove Before Flight RBF podcast.

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Piloto y avion reales combaten contra avión virtual controlado por IA

La tecnología que podría revolucionar la forma de entrenar, aunque no es nueva, por fin parece que está suficientemente madura como para funcionar: Dan Robinson, un ex piloto de caza de la RAF, el primer no estadounidense en volar el F-22, ha combatido desde un avión real contra uno simulado por ordenador y controlado por el ordenador, y proyectado directamente en su campo de visión con un sistema de realidad aumentada.

Dicho así suena totalmente disruptivo a e innovador, pero el concepto es el mismo que nos proponía Sky Challenge, que se adelantó mucho a su tiempo, hace 8 años: mezclar la realidad y la simulación para tener un producto totalmente distinto.

En aquel entonces estaba orientado a las carreras, con obstáculos proyectados, y que el público sólo podía ver a través de una pantalla, y no mirando directamente, en lugar de al combate, como es el caso esta vez.

Los motivos están claros: entrenar solo en el simulador no es un entrenamiento completo puesto que no se sufren las mismas aceleraciones ni se viven las mismas sensaciones que en un avión real. Por otro lado tampoco es barato encontrar enemigos reales contra los que volar, mucho menos si se pretende volar contra aviones reales del enemigo (véase como ejemplo el programa Constant Peg). De este modo el piloto puede volar un avión real, mientras que se puede practicar repostaje en vuelo, sin poner en vuelo un costoso cisterna, combate contra otros humanos, que manejan aviones en un simulador en lugar de quemar queroseno, o incluso podría integrarse con esas inteligencias artificiales que comentábamos hace poco que combatían contra pilotos humanos, e incluso les ganaban. Así que como se ve puede ser un sistema de entrenamiento muy flexible y que permita ahorrar muchos costes, al poder simular múltiples operaciones (repostaje, combate aéreo, ataque a tierra) sin gastar munición ni queroseno, ni blancos, y pudiendo simular todo tipo de aeronaves y vehículos de los que se conozca su modelo geométrico y modelo de vuelo, o modelo de comportamiento en tierra o mar, e introducir nuevas amenazas que aparezcan en el arsenal del enemigo de forma sencilla, para poder entrenar contra ellas.

El combate real/virtual ha sido llevado a cabo por Dan Robinson en su avión Berkut 540, contra un caza chino J-20, representado por ordenador y proyectado en su ojo con sistemas de realidad aumentada, como demostración del proyecto conjunto que están realizando entre Red 6 y EpiSci: la integración del sistema ATARS (Airborne Tactical Augmented Reality System) creado por Red 6 con la inteligencia artificial táctica (Tactical AI) de EpiSci, que vimos en acción el programa Alpha dogfight de DARPA.

Dan comenzó con la idea del proyecto en 2015, tras ver una demostración con carreras de coches. Se preguntó si se podría hacer con aviones, y la primera prueba que hicieron fue volar con un avión dentro de una caja, un paralelepípedo estático proyectado en el ojo del piloto. Y Dan dice que era totalmente realista. Lo siguiente fue representar un avión cisterna y practicar un repostaje en vuelo. Y la evolución final no podía ser otra que un combate aéreo.

Lo mejor de este sistema es, que si funciona, se puede aplicar a absolutamente todos los campos, ya sea militar (tanques u otros vehículos) como civil (carreras de coches, manejos de puentes grúa, manejos de grúas en puertos…)

Fuentes

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