Ai in aviation: il futuro del trasporto aereo e la roadmap 2035

Panoramica sul mercato dell’intelligenza artificiale nel settore aerospaziale

Al giorno d’oggi l’aereo è considerato il mezzo preferenziale da sempre più persone che lo scelgono per i propri spostamenti personali e professionali. La crescente domanda porta ad un aumento significativo dell’interesse nei confronti del mercato e del traffico aereo internazionale. Questi presupposti implicano l’esigenza di ottimizzare le strategie legate alle operazioni di volo servendosi anche di soluzioni tecnologiche di intelligenza artificiale.

La computer vision, l’AI generativa, l’elaborazione del linguaggio naturale, sono solo alcuni esempi di tecniche di intelligenza artificiale destinate ad ampliarsi in vari ambiti, proprio per le potenzialità che offrono.

Negli ultimi anni, molte di queste tecnologie sono state applicate a diversi settori dell’industria tra cui quella aerospaziale ai fini di aumentarne i livelli efficienza e affidabilità. I vantaggi che derivano dalla loro applicabilità, infatti, sono evidenti e forniscono utili riflessioni per il loro perfezionamento.

Le sfide del mercato dell’AI sono costantemente monitorate dall’ Unione Europea per la Sicurezza (EASA) che si attiva in prima fila per lo sviluppo di risoluzioni internazionali che possano rispondere puntualmente ad esigenze legate alla sicurezza dei dati e della relativa privacy.

«Sebbene l’automazione della cabina di pilotaggio e l’AI siano due argomenti diversi, quest’ultima può assistere l’equipaggio fornendo consulenza su attività di routine» sottolinea l’ EASA

Applicazioni dell’intelligenza artificiale nell’aviazione

A tal proposito l’EASA ha esposto un programma composto da tre principali aree di applicazioni dell’Intelligenza Artificiale e Machine Learning per il settore, al fine di rispondere in modo strutturato e puntuale. Di seguito i punti riassunti

1. La prima area intende rispondere alle principali problematiche legate al lavoro delle risorse umane, allo scopo di minimizzare l’errore servendosi dell’automatizzazione soprattutto per compiti ripetitivi.
2. La seconda area punta il riflettore sui processi di decision making umano ai fini di ottimizzarlo con l’assistenza della macchina
3. La terza area si concentra sull’opportunità di risolvere limitazioni derivanti dalle prestazioni umane.

La stessa EASA ha presentato le roadmap industriali note all’Agenzia che evidenziano l’uso evoluto dell’intelligenza artificiale nell’aeronautica. «Le prime certificazioni di assistenza ai piloti sono attese per il 2025, con una graduale accelerazione verso la piena autonomia intorno al 2035» specifica.

Per rispondere a pieno alle tre principali aree di interesse si assisterà all’applicazione di altrettante fasi specifiche:

• Prima Fase: riguardante l’adozione di sistemi di assistenza/aumento dell’equipaggio (prevista tra il 2022 e il 2025)
• Seconda Fase: inerente alla collaborazione uomo/macchina (prevista tra il 2025 e il 2030)
• Terza Fase: inerente i velivoli commerciali autonomi (prevista dopo il 2035).

Ne consegue una previsione di mercato più che ottimistica: secondo Allied Market Research, il valore del mercato mondiale dell’AI nell’aerospaziale (velivoli aeronautici e spaziali) salterà da 373,6 milioni di dollari del 2020 a oltre 5,8 miliardi di dollari nel 2028. La crescita previsionale è notevole ma giustificata dalle molteplici possibilità di adozione delle tecniche che fanno capo all’ambito di studi dell’artificial intelligence.

Si lavora da tempo alla possibilità di utilizzare sempre più l’intelligenza artificiale nell’aeronautica, consapevoli che il suo uso vada regolamentato al meglio per garantire i più elevati standard di sicurezza. Ma ci sono già evidenze scientifiche di impieghi sicuri e certificati dell’AI nel settore:

• Detect and Avoid (D&A) o Sense and Avoid (S&A): supportano la capacità operativa e decisionale del pilota per l’evitamento di collisioni a terra tramite sistemi intelligenti in grado non solo di evitare possibili collisioni ma anche di elaborare le informazioni metereologiche avverse e tra i vari utilizzatori dello spazio aereo e di terra. Le tecnologie in tal senso si rivolgono a multisensori come LIDAR, sistemi Radar e telecamere intelligenti che sposano algoritmi di IA sempre più avanzati. Questa integrazione consente ai sistemi autonomi di navigare nello spazio aereo complesso con livelli di accuratezza e affidabilità sempre crescenti. È noto il segmento dell’industria aerospaziale dedicato allo sviluppo, all’integrazione e all’implementazione di tecnologie all’avanguardia che consentono ai veicoli aerei senza pilota (UAV) di rilevare ed evitare autonomamente ostacoli, altri velivoli e potenziali pericoli durante le loro missioni operative.
• Flight Control System: è un sistema di controllo di volo progettato per garantire una maggiore sicurezza all’equipaggio e ai passeggeri e ottimizzare le prestazioni del velivolo in condizioni normali senza particolari situazioni di eccezionale allerta.
• Sistemi A-SMGCS (Advanced Surface Movement Guidance and Control System): si riferisce ad un’altra applicazione AI in uso attualmente in molti grandi aeroporti specifica per attività di routine da parte dei controllori di volo per assicurare una movimentazione sicura ai veicoli e velivoli in area. Permette di monitorare tecniche e raggi di manovra che rendano il servizio efficiente ma al contempo che minimizzi la possibilità di collisione o invasione in zone di pericolo.

Aerei autonomi e AI Pilot tra le prospettive più allettanti

Tra le opportunità offerte dall’Intelligenza Artificiale, il volo autonomo è quella che suscita il maggior interesse. Il sogno ingegneristico è di ridurre la dipendenza dai piloti umani senza tuttavia sacrificare i livelli di sicurezza che, al contrario, risultano sempre più accurati. Nonostante sia presto per vedere in volo aerei commerciali totalmente autonomi, si stanno gettando le basi per la loro entrata sul mercato. Lo sviluppo di questa opzione, è ritenuta possibile dopo il 2035 per via dei numerosi anni di studio e analisi che precedono l’effettiva realizzazione di questo ambizioso progetto.

Attualmente, uno degli aerei autonomi più famosi al mondo è sicuramente Odysseus, il cui collaudo si è svolto nel 2019, dopo circa un decennio di sviluppo. Questo aereo non solo è tra i primi prototipi di velivolo a guida autonoma, ma è anche un progetto innovativo in termini di sostenibilità ambientale. Odysseus è infatti equipaggiato con motori elettrici alimentati esclusivamente da pannelli solari posizionati sulle ali e sulla fusoliera. Durante la notte, quando i pannelli non ricevono luce, l’aereo utilizza batterie che immagazzinano energia sufficiente durante il giorno. Grazie a questo sistema ecologico, l’aereo non necessita di ulteriori fonti di energia ed è in grado di volare indefinitamente, risultando completamente autonomo. Inoltre, la sua struttura è estremamente leggera e resistente, poiché è realizzata principalmente in carbonio.

La stessa compagnia produttrice sostiene che questo veicolo sia “il velivolo autonomo più potente al mondo alimentato ad energia solare”. Questo aereo rappresenta il progresso dell’innovazione in campo tecnologico, che porta verso un modello di aviazione a guida autonoma, ma porta avanti anche un ideale green e ecosostenibile nel settore della mobilità.

Il cambiamento, dunque, è davvero alle porte. Fra qualche decennio la maggior parte degli aerei sarà a guida automatica e ogni tipo di presenza umana sarà eliminata o comunque limitata, per rendere i velivoli sempre più sicuri e affidabili.

Ma perché utilizzare l’AI? Nello specifico l’AI può contribuire a:

Migliorare la sicurezza: è possibile identificare possibili rischi in tempo reale grazie all’analisi di grandi volumi di dati provenienti da sensori, radar e altri sistemi, con un livello di analisi e una rapidità superiori rispetto agli strumenti attuali. L’intelligenza artificiale contribuisce a prevedere e prevenire possibili guasti nei sistemi, rendendo i voli più sicuri. Un eccellente esempio è l’uso della computer vision da parte della NASA per esaminare i guanti delle tute spaziali, aumentando la sicurezza degli astronauti durante le passeggiate nello spazio.

Prevenire gli incidenti: l’AI prevede e previene incidenti attraverso specifici sistemi di avviso. Anche la manutenzione predittiva ne giova grazie alla possibilità di prevenire possibili guasti o problemi tecnici all’aeromobile.

Ottimizzare le rotte aeree e l’efficienza operativa: permette di esaminare i dati meteorologici, il traffico aereo e altre variabili per migliorare le rotte di volo, riducendo così i tempi di viaggio e il consumo di carburante. Grazie all’ottimizzazione delle rotte di volo e delle operazioni di manutenzione, l’intelligenza artificiale contribuisce a contenere il consumo di carburante e i costi operativi.

Supportare il personale: L’intelligenza artificiale offre assistenza a piloti e personale di terra nell’analisi dei dati e nella gestione di decisioni complesse, particolarmente in situazioni di emergenza o per migliorare le operazioni di volo. Inoltre, l’IA può automatizzare attività come la pianificazione dei voli e la gestione del carico, oltre a supportare i controllori nel monitoraggio del traffico aereo.

Formare nuovi piloti: Nell’ambito della formazione e della simulazione l’IA può essere utilizzata per addestrare piloti, controllori del traffico aereo e personale di manutenzione in scenari realistici e complessi, migliorando l’efficacia della formazione.

Migliorare la velocità e l’efficienza delle attività: L’intelligenza artificiale e il machine learning influenzeranno aspetti come la gestione del carico di lavoro e il miglioramento della sicurezza. Queste tecnologie potrebbero anche supportare l’implementazione di sistemi complessi basati su ecosistemi di dati e navigazione autonoma. Molti processi attualmente eseguiti manualmente nel settore dell’aviazione sono suscettibili di automazione. Ad esempio, la Federal Aviation Administration (FAA) richiede la compilazione di schede di sicurezza (SDS) per merci e prodotti trasportati per via aerea. In questo contesto, software basati su IA e algoritmi di machine learning si rivelano preziosi per gestire il controllo dei dati su larga scala, assicurando la conformità e mantenendo elevati standard di sicurezza nei controlli.

Migliorare l’esperienza dei passeggeri :Le compagnie aeree e gli aeroporti stanno sempre più adottando e integrando nuove tecnologie, facendo affidamento sull’intelligenza artificiale (AI) per migliorare, ad esempio, il servizio clienti. Grazie all’AI, è possibile offrire servizi più personalizzati e rendere i processi più fluidi, aumentando il comfort dei viaggiatori. Un esempio di ciò è l’aeroporto di Changi a Singapore, che sta sperimentando l’uso dell’intelligenza artificiale e del machine learning per ottimizzare i controlli di sicurezza. L’obiettivo è rendere il processo di screening il 50% più efficiente e ridurre i tempi di attesa per i passeggeri. Inoltre, il servizio clienti riveste un’importanza significativa durante i viaggi aerei, non solo al momento dell’arrivo in aeroporto, ma anche durante la fase di prenotazione del volo tramite, ad esempio, l’utilizzo di chatbot AI.

AI e sostenibiltà: verso la decarbonizzazione trasporto aereo

L’EASA mira a ricoprire una posizione centrale per la trasformazione del contesto attuale e la definizione del nuovo avvenire del settore aereospaziale. A tal proposito anticipa che l’ industria dell’aviazione mira a raggiungere elevati obiettivi di sostenibilità orientata alla decarbonizzazione e alle necessità future mondiali.

La sostenibilità è da sempre un’evidente priorità per L’EASA che dirige i suoi sforzi ambientali su varie aree, dalla promozione di carburanti sostenibili per l’aviazione, all’incentivazione di soluzioni tecnologiche in linea con le necessità globali tramite certificazioni innovative che rendano gli aeromobili sempre più affidabili e intelligenti.

L’aviazione deve, infatti, cambiare per rispondere alle esigenze future e per farlo nell’ Ottobre del 2023 è stato approvato il «ReFuelEU Aviation», regolamento dell’Unione europea (UE) atto a diminuire gli effetti dell’inquinamento del settore. un’iniziativa faro volta a rendere il settore dell’aviazione meno inquinante. Attraverso le sue attività di certificazione e normative come quella citata, l’obiettivo è quello di raggiungere per la sostenibilità lo stesso livello di successo ottenuto in tema di sicurezza. Il nuovo programma dell’EASA per un’aviazione sostenibile coordina tutte queste iniziative per fornire all’industria e agli stakeholder le linee guida e gli strumenti necessari per affrontare le sfide.