Công nghệ

Làm thế nào chống tắc nghẽn giao thông ở độ cao 120 mét?

Chris Feliciano Arnold 08/08/2022 15:23

Các cơ quan quản lý hàng không, vũ trụ của Mỹ như NASA, FAA, đối mặt với thách thức chưa từng có trong thế kỷ 20: kiểm soát không lưu trong kỷ nguyên máy bay không người lái.

“Hãy tránh xa đường bay,” Keith Hyde, giám đốc vận hành tại Mỹ của Wing, cảnh báo. Trong phạm vi hai mẫu đất được rào quanh ở cuối đường Welcome, Christiansburg, Virginia này, nơi Wing đã vận hành dịch vụ giao hàng bằng máy bay không người lái đầu tiên ở Bắc Mỹ từ năm 2019, an toàn là trên hết. Các máy bay không người lái ở đây đều là kiểu máy bay chạy bằng điện, cất và hạ cánh theo chiều thẳng đứng (gọi tắt là eVTOL, /ev-tol/), vì vậy, chúng đỗ xuống các ô, cũng là nơi sạc điện. Một thiết kế nhất cử lưỡng tiện. Hàng chục ô như vậy được phân bố trên một nền đất trải sỏi rộng bằng sân bóng rổ, phía trên mỗi ô đều có một mã QR đủ lớn để máy bay có thể quét và xác nhận vị trí tiếp đất.

Thuộc tập đoàn Alphabet, Wing không có đối thủ nào trên bầu trời thị trấn Christiansburg, khá gần đại học Virginia Tech, nơi 22.000 người đang sinh sống. Wing chỉ hoạt động trong điều kiện thời tiết quang đãng, không có gió. Dù được làm bằng nhựa nhẹ và polystyrene, máy bay nặng 4,5 kg, chủ yếu do bộ điều khiển, máy quét laser, máy ảnh và pin, các thiết bị giúp nó duy trì hành trình khứ hồi trong phạm vi 19 km. Sáng nay, hàng chục máy bay không người lái đã nạp điện, đang chờ đơn đặt hàng. Đặt ở bên sườn của dãy máy bay là 11 thùng hàng container. Các thùng nhãn C1, C2 và C3 là nơi máy bay không người lái "ngủ" trong giờ nghỉ. Các thùng C3, C4, C5 và C6 đựng hàng của các đối tác như Walgreens, một quán cà phê địa phương và của một đội nữ hướng đạo sinh trong khu vực, dựa vào Wing để duy trì doanh số bán bánh quy của họ trong đại dịch.

Ở vòng ngoài, “người hỗ trợ hoàn thành đơn hàng” Folake Adeshina, đội mũ cứng, đeo khẩu trang N95 và mặc áo bảo hộ màu vàng, đang đợi lệnh. Chiếc máy tính bảng kêu ting một tiếng, cô liếc nhìn yêu cầu: cà phê nóng. C6 có bình carafes, cốc, kem, đường và que khuấy. Adeshina đổ nước sôi đang bốc hơi vào hai chiếc cốc. Khi cô làm vậy, phi công chỉ huy (PIC), một người đàn ông gọi tắt là P.J., đứng phía sau một chiếc máy tính trong thùng C11, chọn máy bay không người lái. Hệ thống đã tính toán kế hoạch bay tối ưu, nhưng cục Hàng không liên bang yêu cầu một "phi công" cho nhiệm vụ này, cùng với một quan sát viên giám sát hoạt động từ ngọn đồi gần đó. “Có thể dùng thuật toán ra quyết định thay cho người,” Hyde nói khi P.J. mỉm cười sau khung cửa sổ. (Hyde không còn làm việc cho Wing.)

Minh họa: Saratta Chuengsatiansup/Bloomberg Businessweek

P.J là con người mà con người là nhân tố gây ra hầu hết các vụ tai nạn trong suốt lịch sử du hành hàng không. Cả hai chuyện đó đều không phải lỗi của P.J. Cục Hàng không liên bang (FAA) đã cố gắng giải quyết vấn đề phi công và kiểm soát viên không lưu kể từ khi ngành hàng không thương mại vẫn còn sơ khai. Trong một nghiên cứu từ năm 1965, cơ quan này đã xác định các phẩm chất quan trọng của một kiểm soát viên không lưu thành công. Trong số các tiêu chí đó gồm: luôn duy trì tập trung vào công việc và thao tác; biết tổ chức và tận dụng tối đa thời gian, thiết bị và thông tin sẵn có; Liên tục tiến bộ; Có cảm xúc ổn định khi phải chịu áp lực.

Mặc dù họ có thể gắn bó và trung thành, nhưng với những tiêu chí như trên, P.J. và những người khác trong hệ thống hàng không không thể cạnh tranh với một thuật toán được tinh chỉnh. Vì vậy, theo quan điểm của Wing, công việc người làm là rót cà phê [tất cả những việc còn lại để cho thuật toán] thì công ty hoạt động càng có hiệu quả và độ an toàn cao. 

Hiện tại, công việc của P.J. vẫn yên ổn. Chiếc máy bay khởi động với tiếng rè rè, 12 cánh quạt trên đầu nâng máy bay lên cao 6 mét. Nó di chuyển đến C6, nơi Adeshina đặt đơn hàng và xếp mọi thứ vào một chiếc hộp, thêm một hộp nước nhỏ để cân bằng trọng lượng. Dây đai với móc nhựa màu đỏ từ phần bụng máy bay rơi xuống, móc vào gói hàng. Máy bay thu dây, kéo gói hàng sát vào thân, cất cánh lên cao khoảng 55 mét, rồi chuyển sang chế độ bay với tốc độ 112km/giờ. Ở một nơi nào đó tại Christiansburg, người nhận có thể theo dõi quá trình pha cà phê trên ứng dụng di động của Wing. Khi tiếp cận khu vực cho phép thả, máy bay chuyển sang chế độ treo lơ lửng, hạ xuống độ cao 6 mét, buông móc và cẩn thận đặt hàng trên mặt đất trước khi bay về nhà để nạp năng lượng.

Video: Cameron Davidson/Bloomberg Businessweek

Quy trình được kiểm soát cẩn thận này là một bước quan trọng để đạt được một trong những yếu tố khó nhất của một doanh nghiệp giao hàng bằng máy bay không người lái: lòng tin của công chúng. Về mặt thống kê, các vụ va chạm không được phép xảy ra trước khi FAA cho phép các máy bay không người lái hoạt động rộng rãi và trước khi mọi người chấp nhận rằng giao thông trên không sẽ ngày càng tấp nập. Ngay cả những người nhiệt tình ủng hộ máy bay không người lái nhất cũng thừa nhận rằng một vụ tai nạn không đúng lúc có thể kéo lùi ngành công nghiệp này nhiều năm.

Tuy nhiên, theo phân tích của Grand View Research, nếu các quy định quan trọng được phê duyệt và có hiệu lực, thị trường toàn cầu cho các dịch vụ bay không người lái trong ngành thương mại có thể tăng từ 20,8 tỉ đô la vào năm 2021 lên khoảng 500 tỉ đô la vào năm 2028. Các nhà thiết kế đang chuẩn bị để máy bay không người lái có thể hỗ trợ các dịch vụ giao hàng tầm ngắn và tầm xa, hoạt động nông nghiệp, kiểm tra cơ sở hạ tầng, công việc của lính cứu hỏa và cảnh sát, v.v... Tương lai không xa là các chuyến bay chở khách.

Các công ty đang tham gia vào lĩnh vực đầy hứa hẹn này cho rằng máy bay không người lái có thể giúp giao thông thành phố thông thoáng, giảm phát thải carbon trong giao thông và tiết kiệm chi phí xây dựng và bảo trì đường xá ở những khu vực chưa phát triển. Tuy nhiên, dù công nghệ pin và động cơ điện đã đạt nhiều tiến bộ, những dự đoán lạc quan nhất về sử dụng máy bay không người lái vẫn còn cách xa hiện thực. Gần 10 năm trôi qua kể từ khi Jeff Bezos giới thiệu dự án giao hàng bằng máy bay không người lái trên chương trình 60 Phút của đài CBS, nhưng công nghệ này vẫn ở giai đoạn chứng minh ý tưởng, ít nhất là ở Mỹ. Bên cạnh các yêu cầu phức tạp về phần cứng, phần mềm và cơ sở hạ tầng, việc quản lý và kiểm soát không lưu rất có thể là thách thức lớn nhất. Hiện tại, có khoảng 200 ngàn máy bay và trực thăng đang được hoạt động ở Mỹ, với khoảng 5.400 chiếc bay trong giờ cao điểm; số lượng máy bay không người lái tiềm năng có thể bay lên bầu trời cao hơn theo cấp số nhân.

Ý thức được viễn cảnh này, từ 2017,  cơ quan Hàng không Vũ trụ (NASA) và FAA đã hợp tác nghiên cứu và lập ra các quy tắc mới cho không phận của Mỹ. Mục đích là để điều phối hàng triệu máy bay không người lái hoạt động ở độ cao dưới 122 mét, cũng như máy bay chở khách hạng nhẹ thế hệ tiếp theo kết hợp giữa người lái và thuật toán ở độ cao tới 1.500 mét. Dự án bao gồm một loạt yếu tố kỹ thuật về khung máy bay, cảm biến, phần cứng của bộ phận liên lạc và băng thông, vertiports (bãi đỗ cho máy bay không người lái), và quan trọng nhất là lưu thông. Máy bay sẽ cần các quy tắc mà cả con người và máy tính đều có thể tuân theo một cách cơ bản và giúp xác định bên nào phải chịu trách nhiệm cho các vụ tai nạn.

Mạng lưới máy bay không người lái đòi hỏi sự hợp tác chưa từng có giữa chính phủ và ngành công nghiệp này. Những người thực sự tin vào tương lai của máy bay không người lái lo rằng các nhà quản lý đang tụt hậu so với những tiến bộ trong công nghệ hàng không và chỉ ra những bước tiến mà các quốc gia khác đang đạt được trong việc tích hợp máy bay không người lái vào nền kinh tế. Trong khi đó, một số người chỉ trích lo ngại rằng ngành công nghiệp đang thúc đẩy các cơ quan quản lý đi quá nhanh, chưa nhìn nhận đúng mức độ an toàn khi có hàng triệu máy bay mới hoạt động trên không. Làm sai, có thể mất mạng. Làm đúng, hệ thống sẽ giành được sự tin tưởng của công chúng, tạo ra những ngành công nghiệp mới khổng lồ và đánh dấu bước phát triển lớn nhất trong ngành giao thông vận tải của Mỹ kể từ thời có hệ thống đường cao tốc liên bang.

2000x-1-13

“Mọi người đều quên mất rằng chữ A trong NASA là viết tắt của Aeronautics (hàng không)"

Năm 2010, Mark Moore, kỹ sư kỳ cựu của NASA, công bố bản trình bày về giải pháp thay động cơ đốt trong cồng kềnh bằng động cơ điện nhỏ gọn, hiệu quả cao hơn, để thay đổi cách máy bay cất và hạ cánh, tăng tính cơ động.  Moore nhớ lại: “Khi đó, mọi người đều nhìn vào động cơ điện, bộ điều khiển và pin và nói, 'Chúng quá nặng’.” Nhưng những người hoài nghi đang tính toán dựa trên các giả định cũ mèm về khoảng cách, trọng lượng và tải trọng. Hầu hết các máy bay chở khách và chở hàng đều được thiết kế để chở khối lượng tối đa trong phạm vi tối đa. Tư duy thiết kế như vậy ảnh hưởng quyết định về cơ sở hạ tầng cần thiết trên mặt đất: các trung tâm cấp độ khu vực, quốc gia và quốc tế được xây dựng trên các tuyến đường do người kiểm soát viên không lưu lập ra và quản lý.

Tầm nhìn của Moore đối với máy bay eVTOL là loại máy bay trọng tải nhỏ hơn hoạt động trên quãng đường ngắn hơn. 10 năm sau khi ông công bố trình bày, tiến bộ trong động cơ điện, dung lượng pin và khả năng điện toán hóa khiến tầm nhìn đó trở nên khả thi. Năm 2017, ông rời NASA để tư vấn cho Uber Elevate về tham vọng ‘taxi hàng không’. Ông nói: “Một khi phát triển bộ công nghệ mới, bạn sẽ thay đổi hoàn toàn các quy tắc thiết kế máy bay,”

Điều đó cũng có nghĩa là phải thay đổi quy tắc quản lý không lưu. Ngày nay, hầu hết các vụ tắc nghẽn xảy ra ở độ cao 3.000 mét so với mặt đất, trong bán kính khoảng chục km từ các sân bay chính, trong một vùng được gọi là không phận loại B. Với sự trợ giúp của kiểm soát viên không lưu, các phi công lưu thông trong vùng trời này một cách cẩn thận cho đến khi họ đạt đến độ an toàn tương đối của không phận loại A (trên 5.500 mét) và cuối cùng là độ bay cao (thường từ 10.000 mét đến 12.800 mét), nơi khả năng con người hoặc tài sản gặp nguy hiểm hoặc khả năng va chạm với máy bay khác thấp hơn hẳn.

Ngược lại, trong thế giới của máy bay eVTOL, hàng ngàn máy bay không người lái giao hàng có thể bay dưới 123 mét trong không phận loại G, một phân tầng nhỏ, hiện không được kiểm soát. Ở tầng phía trên, hàng trăm máy bay không người lái chở khách lớn hơn, một số lái tự động, một số có phi công, có thể hoạt động trong không phận loại B, bay theo các tuyến đường mà trực thăng thường bay. Các phi công như P.J. có thể giám sát hàng chục chiếc như vậy hoạt động cùng lúc, với máy tính xử lý hầu hết các quyết định theo từng giây.

FAA có một rắc rối vào năm 2005, khi máy bay không người lái giải trí lần đầu tiên xâm nhập vào không phận quốc gia. Cơ quan này có trách nhiệm cùng với các nhà hoạch định chính sách khác ở cấp địa phương, tiểu bang và liên bang xác định các quy định và cơ sở hạ tầng cần thiết để vận hành an toàn loại phương tiện đang sinh sôi như nấm này. Các vấn đề tranh luận: liệu máy bay không người lái có đi theo các tuyến đường hiện có như đường sắt và đường cao tốc không; liệu chúng có được tự do đi lại trong không phận tư nhân hay không; cần giám sát thời gian, độ cao và mức âm lượng của chúng ở mức độ nào. Chỉ riêng số lượng tiềm năng các chuyến bay không người lái cũng đã gây ra những lo ngại về quyền riêng tư và giám sát. Máy bay có được phép chụp ảnh tĩnh, video hoặc âm thanh? Dữ liệu đó có thể được lưu trữ trong bao lâu?

Việc tích hợp máy bay không người lái với hệ thống kiểm soát không lưu đòi hỏi chuyên môn hàng không sâu rộng và năng lực điện toán mạnh mẽ. May mắn thay, đó là sự pha trộn đặc trưng của trung tâm nghiên cứu Ames của NASA, tổ chức nằm trong một khuôn viên được thiết kế như một căn cứ mặt trăng nằm giữa Moffett Field và Googleplex ở thung lũng Silicon. Joey Rios, kỹ thuật viên trưởng của bộ phận hệ thống hàng không tại Ames cho biết: “Mọi người đều quên mất rằng chữ A trong NASA là viết tắt của Aeronautics (hàng không).” Các kỹ sư làm việc trong công trình tổ hợp các đường hầm gió, phòng thí nghiệm và siêu máy tính này đã mở rộng khả năng bay kể từ khi cơ quan này được thành lập vào năm 1939 với mục đích cải tiến máy bay quân sự. Họ đã thử nghiệm và thất bại với khinh khí cầu và máy bay chiến đấu, cho các phi hành gia chịu tác động của tình trạng không trọng lực trong phi thuyền thử nghiệm và thiết kế những chiếc dù hạ cánh trên sao Hỏa.

Rios, chuyên ngành khoa học máy tính, đã tham gia dự án Quản lý giao thông không người lái của NASA năm 2014, một năm trước khi cơ quan này chính thức hợp tác với FAA để giải quyết vấn đề này. Phần lớn công việc của nhóm anh liên quan đến việc thu thập dữ liệu chuyến bay theo thời gian thực và xây dựng lý thuyết để tạo ra các mô hình và mô phỏng 3D. Rios nói: “Nó giống như một khối đất sét mới tinh. Khi chúng tôi hoàn thành, mọi người đều biết nó sẽ trông như thế nào. Nhưng chúng tôi phải trải qua quá trình bóc tách các bộ phận đó và cuối cùng thực sự tạo được một mô hình đẹp mắt nào đó.”

Để máy bay không người lái có thể sử dụng cho mục đích thương mại, trước tiên chúng phải được cho phép để bay ngoài tầm quan sát bằng mắt thường của người điều khiển, tức là cần có bằng chứng rằng chúng có thể bay an toàn ngay cả khi mất điện, mất kết nối hoặc gặp phải hiện tượng lạ. Năm 2016, NASA bắt đầu thử nghiệm chiếc máy bay này trong không phận ngày càng đông đúc, không có kiểm soát không lưu tại sáu địa điểm trên khắp nước Mỹ. Đầu tiên, các phi công thử nghiệm bay tại các khu vực nông thôn, với mục đích để chúng hỗ trợ hoạt động nông nghiệp, kiểm tra cơ sở hạ tầng, cứu hoả và các công việc nguy hiểm khác. Với không phận gần như trống, Rios và các đồng nghiệp của ông tập trung vào việc thiết kế các thuật toán cơ bản cho những việc như tìm hoặc thiết lập ranh giới địa lý, cố gắng làm cho các hướng dẫn đủ linh hoạt để thích ứng với các môi trường phức tạp hơn. Ông nói: “Một trong những điều khó nhất là đảm bảo rằng chúng tôi không đưa ra những quyết định có thể cản trở vận hành trong tương lai.”

Từ đó, quá trình thử nghiệm mở rộng ra vùng ngoại ô và các thị trấn nhỏ, nơi rủi ro về tính mạng và tài sản lớn hơn, và sau đó đến các khu vực giao hàng bằng máy bay không người lái ở ngoại ô có thể trở nên phổ biến. Đó là khi những thách thức kỹ thuật bắt đầu xen kẽ với những câu hỏi về lòng tin. “Bây giờ bạn phải cân nhắc nhiều hơn đến nhận thức của công chúng,“ Rios nói. "Bạn biết đấy, 'Có máy bay không người lái bay qua đầu tôi.' Làm thế nào để bạn mở lời trấn an cả hệ thống và các phương tiện khác rằng mọi người hãy tin là nó an toàn?"

drone1400x-1
Ảnh: Balazs Gard/Bloomberg Businessweek

Giữa các đợt thử nghiệm, Rios và nhóm đã cung cấp dữ liệu chuyến bay cho hyperwall, (giao diện video độ phân giải cao có khả năng trình chiếu nhiều trực quan hóa dữ liệu và/hoặc hình ảnh (đồng thời) trên các màn hình), một hệ thống trực quan hóa do siêu máy tính tạo ra cho phép các nhà nghiên cứu tại Ames mô phỏng kế hoạch bay trong môi trường 3D. Họ đã phân chia bầu trời thành các đường cao tốc và làn đường ảo được mã hóa bằng màu sắc — vàng, đỏ, xanh dương và xanh lá cây — mỗi đường đều có những cân nhắc và quy tắc cụ thể về độ cao, vận tốc và quyền ưu tiên. Không phận loại G dưới 123 mét, nơi có lượng lớn giao thông bằng máy bay không người lái, thì cách xa không phận thương mại, nhưng nó gần với một số cơ sở hạ tầng nhạy cảm. Cầu và đường dây tải điện dễ bị va chạm. Trong khuôn viên trường học, an ninh và quyền riêng tư rõ ràng được quan tâm hàng đầu. Còn các giới chức tại nhà tù lo lắng rằng máy bay không người lái có thể thả hàng lậu qua các bức tường. Từ 120 mét đến 1.500 mét, độ cao lý tưởng cho taxi hàng không và máy bay không người lái chở khách, hầu hết các máy bay sẽ bắt đầu bằng cách sử dụng các tuyến đường hiện có cho trực thăng, chỉ mở rộng khi hệ thống được chứng minh là an toàn. Tất cả các phương tiện bay ở độ cao thấp hơn vẫn cần phải dùng chung với các phương tiện hiện đang bay đến và đi từ không phận Loại B trên 3.000 mét.

Để làm phức tạp thêm vấn đề, các công ty đang thử nghiệm nhiều loại kích thước, hình dạng và tính năng thiết kế. NASA và FAA đã và đang hợp tác chặt chẽ với Boeing, Airbus, Amazon, FedEx, các cảnh sát trưởng, nhân viên cứu hỏa, và các đối tác trong và ngoài công lập. Họ đã thực hiện hàng ngàn giờ bay, chuyển dữ liệu về tỷ lệ kết nối, độ chính xác khi hạ cánh, hiệu suất chuyến bay, v.v. để giúp các cơ quan chính phủ và nhà sản xuất tinh chỉnh các quy định và thiết kế.

Thử nghiệm cuối cùng cho những chiếc máy bay này là "hẻm núi đô thị" của một thành phố đông dân cư, nơi hàng trăm máy bay không người lái, về lý thuyết, có thể đồng thời giao sushi, hỗ trợ nhân viên cứu hỏa và quay video đám cưới. Các thiết bị wi-fi gia dụng có gây nhiễu tín hiệu máy bay không? Máy bay không người lái sẽ phản ứng như thế nào với các đường hầm gió và luồng gió giữa các tòa nhà cao tầng? Với nhu cầu nhiều hơn về băng thông, liệu chúng có duy trì được kết nối của mình không? Thử nghiệm bắt đầu ở Reno, Nevada, nơi các nhà nghiên cứu lần đầu tiên mô phỏng các chuyến bay bằng cách gắn các cảm biến vào gầm xe bán tải và lái xe bên dưới các tuyến đường. Chỉ khi họ tự tin rằng nó an toàn thì máy bay không người lái mới bay lên không trung.

Một trong những nhiệm vụ cơ bản của quản lý không lưu được gọi là phân tích chiến lược, về cơ bản, là lập kế hoạch các tuyến đường trong không gian và thời gian để các phương tiện không va chạm. Như truyền thống, vấn đề này được giải quyết nhờ các kiểm soát viên không lưu với sự trợ giúp của radar và phần mềm. Sau đó, một khi máy bay ở trên cao, chúng phải được chuẩn bị cho việc tránh va chạm một cách có chiến lược, cũng được hỗ trợ bởi radar và phần mềm. Đối với các nhà thiết kế máy bay không người lái, chiến lược chống va chạm là thứ khiến họ thấy đặc biệt khó chịu. Chế tạo một chiếc xe có thể xác định được vị trí của chính nó so với mặt đất là một chuyện khó. Thiết kế các cảm biến có thể xác định các máy bay nhỏ khác trong một môi trường không được kiểm soát với gió, mưa, chim, diều và các biến số khác là chuyện còn khó hơn nhiều. Rios nói: “Chúng tôi nhận thấy rằng các máy bay hoạt động dù chỉ trong phạm vi 90 mét thôi cũng gặp phải những tình huống thời tiết khác biệt đáng kể.”

Việc phân loại chiến lược và chiến thuật trở nên phức tạp hơn rất nhiều khi mật độ không lưu tăng lên và người dùng triệu tập máy bay theo yêu cầu. Việc giao bánh burrito của Frat-house sẽ phải nhường chỗ cho việc giao thuốc kê đơn của ông nội, người đang chờ ghép thận. Trong các tình huống khẩn cấp nhất định —- sơ tán y tế, bão điện, các mối đe dọa khủng bố — tất cả các máy bay không người lái đều cần phải cấm hoạt động. Tuy nhiên, những tình huống khó khăn nhất để lên kế hoạch là những “kịch bản khó đặt tên” xảy ra hằng ngày: các tuyến đường bất ngờ, các lần tiếp cận bị bỏ lỡ, các chướng ngại vật trên sân bay thẳng đứng, hạ cánh không ổn định, các phương tiện bất hợp tác trong vùng trời. Các kịch bản như vậy rất khó cho các phi công con người để xử lý trong không phận rộng; chúng có thể trở thành thảm họa tiềm tàng trong một không phận đông đúc, nơi một nhầm lẫn có thể gây ra một chuỗi phản ứng sai lầm hoặc các vụ va chạm.

Để đánh giá rủi ro, các nhà nghiên cứu cùng với hiệp hội Hàng không Trung Đại Tây Dương (Mid-Atlantic Aviation Partnership), một tổ chức hợp tác giữa các trường đại học hàng đầu và FAA, đã cho máy bay không người lái đâm vào các tòa nhà, ô tô và mô hình các vật thể khác tại một địa điểm thử nghiệm ở ngoại ô Christiansburg. Các nhà nghiên cứu đo động năng khi va chạm, cùng với những yếu tố khác, và cố gắng xác định xem với vận tốc bao nhiêu thì một máy bay không người lái có trọng lượng nhất định có thể xuyên qua tường, làm vỡ kính chắn gió, làm rách da hoặc gây thương tích nặng. Dữ liệu thu được sẽ cho ta biết các tiêu chuẩn về các biến số của máy bay như trọng lượng, vật liệu chế tạo, dung lượng pin, tốc độ tối đa, độ cao, tầm bay và trọng tải, đã phù hợp chưa. Các tiêu chuẩn này sau đó sẽ tác động lên các yêu cầu đối với cơ sở hạ tầng của toàn bộ hệ thống.

1200x-1(1)-1
Joey Rios, Ảnh: Balazs Gard/Bloomberg Businessweek

Trong khi kỹ sư Rios và các đồng nghiệp của ông tiếp tục thu thập và lập mô hình dữ liệu, thì các quốc gia nhỏ hơn như Phần Lan và Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất đã phê duyệt các hoạt động bay thương mại bằng máy bay không người lái. Vương quốc Anh đã khởi động hành lang máy bay không người lái thương mại đầu tiên từ năm 2021 với kế hoạch mở rộng nó thành một “siêu xa lộ” vào năm 2024, nhằm kết nối các thị trấn dọc theo quãng đường 164 dặm. Và đầu năm nay, các nhà quản lý Trung Quốc đã sơ thảo các yêu cầu về chứng nhận đối với các hệ thống bay tự hành. Tuy Mỹ đi sau ở một số khía cạnh, nhưng mạng lưới liên bang mà họ đang phát triển sẽ nhanh chóng được mở rộng quy mô. Giống như các nhà cung cấp mạng điện thoại di động ngày nay, mạng lưới đó sẽ bao gồm các mạng riêng nhỏ hơn, chia sẻ thông tin quan trọng theo thời gian thực để máy bay có thể lên lộ trình, phát hiện và tránh đường nhau, lẫn biết cách ưu tiên cung đường thông thoáng. Các nhà khai thác và cung cấp dịch vụ mạng lưới liên kết đó sẽ chia sẻ đủ dữ liệu chuyến bay để giữ cho bầu trời an toàn, nhưng không đến mức tổn hại đến quyền riêng tư hoặc tính cạnh tranh.

Nếu mạng lưới chứng minh được mức độ an toàn cho việc vận chuyển hàng hóa, các công ty máy bay không người lái và các nhà đầu tư hy vọng, con người sẽ sớm cảm thấy thoải mái khi bản thân mình cũng trở thành “hàng hóa”, bước lên những chiếc máy bay lớn hơn, đẹp hơn để được vận chuyển đi khắp nơi. Các công ty đang đầu tư hàng tỷ đô la trong khi háo hức chờ đợi ngày đó thành hiện thực.

Khi ô tô ra khỏi sân bay thành phố Hollister, một sân bay công cộng hai đường băng ở Thung lũng Trung tâm của California, được dùng làm một trạm cứu hỏa, họ gặp một tấm biển: HỠI PHI CÔNG: BẠN ĐÃ HOÀN TẤT KẾ HOẠCH BAY CỦA MÌNH CHƯA?

Wisk Aero, một dự án chung của Boeing và Kitty Hawk – công ty sản xuất máy bay cá nhân của Larry Page – đang cố gắng giải quyết một vấn đề lâu nay là phi công quên nộp giấy tờ của họ bằng cách phát triển một hệ thống điều khiển bay bằng trí tuệ nhân tạo đủ tin cậy để hành khách yên tâm. Ở phía đối diện của sân bay, trong một nhà chứa máy bay nằm giữa cánh đồng rau, Wisk đang cho Cora bay thử nghiệm. Cora là một chiếc taxi bay không người lái được thiết kế để bay an toàn, không biết mệt, và luôn ghi nhớ kế hoạch bay của nó. Vào sáng một ngày Cora bay thử nghiệm, giám đốc điều hành của Wisk, Gary Gysin, cho biết: “Hơn 80% các vụ tai nạn hàng không là do lỗi của con người”. Con số này dường như là một sự chỉ trích nặng nề đối với các phi công, mặc dù trong nhiều trường hợp, những quyết định liên quan đến sự sống còn phần nhiều liên hệ chặt chẽ với các yếu tố môi trường hoặc công nghệ. Chuyện đó cũng không thành vấn đề nữa. Gysin, cựu giám đốc điều hành của Liquid Robotics Oil & Gas, một công ty con của Boeing tập trung vào lĩnh vực khai thác tự động dưới biển, tỏ ra tin tưởng vào máy móc: "Chúng tôi biết rằng việc bay tự động sẽ an toàn hơn."

Trong khi các đối thủ cạnh tranh như Archer Aviation đang tìm cách mở một dịch vụ bay có phi công tham gia trong giai đoạn đầu, Wisk đặt cược rằng một sản phẩm do trí thông minh nhân tạo điều khiển, xét cho cùng, sẽ an toàn hơn và mang lại nhiều lợi nhuận hơn. Với sản phẩm đó, bạn sẽ có một người tiếp đón tại sân bay, giúp bạn vào chỗ ngồi và nghe hướng dẫn an toàn bay, nhưng một khi đã ở trên không, bạn sẽ chỉ có những hành khách khác đồng hành với mình và một chiếc tai nghe được kết nối với trạm điều khiển mặt đất khi máy bay đưa bạn đến điểm đến của mình. Năm ngoái, Wisk đã ký một hợp đồng dùng chung máy bay với Blade Urban Air Mobility để có được và vận hành 30 xe taxi bay không người lái trên các tuyến bay nội địa Mỹ. Mục tiêu là triển khai loại xe này vào cuối năm 2024 — một phần trong kế hoạch lớn hơn nhằm sản xuất một biệt đội bay có khả năng vận hành 14 triệu chuyến bay mỗi năm tại 20 thành phố trên toàn thế giới. Tuy nhiên, trước tiên, Wisk sẽ cần đệ trình dòng xe bốn chỗ ngồi thế hệ thứ sáu của mình lên FAA để được phê duyệt, nhằm có được chiếc máy bay chở khách tự hành đầu tiên tại Mỹ.

Cho đến khi các tiêu chuẩn quy định cho những phương tiện này được công bố, máy bay không người lái sẽ vẫn được thử nghiệm không ngừng nhằm cung cấp hàng terabyte dữ liệu của các chuyến bay cho Cora để nó có thể học cách tránh những loại rủi ro đã gây ảnh hưởng đến nỗ lực lái xe tự hành trên mặt đất. Hôm nay, Gysin và nhóm của ông sẽ giám sát một chuyến bay từ một đường băng đang có vài chú gà nhởn nhơ đi lại. Trở lại nhà chứa máy bay, trưởng phi công thử nghiệm Raymond Schreiner, người được FAA chỉ định, sẽ đưa Cora vượt qua một loạt các bài tập được thiết kế để trau dồi khả năng quay vòng giữa không trung. Hay nói đúng hơn, Schreiner sẽ xem Cora tự vượt qua một loạt các bài tập như thế nào.

Video: Balazs Gardi/Bloomberg Businessweek

Trên đường băng, chiếc trực thăng được sơn màu vàng như lông chim hoàng yến và có kích thước bằng một chiếc taxi, được trang bị 12 cánh quạt màu trắng đang cất cánh bay lên. Cora cất cánh bằng một cú xoay và bay ở độ cao 10 mét, sau đó các cánh quạt thu lại và cánh quạt ở đuôi hỗ trợ nó đáp xuống đường băng. Theo FAA, Cora không thể bay quá tầm nhìn của con người, vì vậy các nhân viên của Wisk đành đuổi theo nó dọc đường băng trên một chiếc Nissan Leaf. Trước khi đến Cao tốc 101, nơi những người tham gia giao thông trên mặt đất đang tất bật ngược xuôi, Cora dừng lại, bay lượn, và thực hiện một cú xoay 180 độ đầy điêu luyện. Gysin nói: “Những cú quay đó rất khó thực hiện”. “Những phi công giàu kinh nghiệm của chúng tôi cho biết rằng việc giữ cho nó ổn định như vậy thật sự rất khó”.

Cora quay lại điểm xuất phát để làm lại bài tập, và chiếc Nissan Leaf cũng quay đầu, cố gắng bắt kịp nó. Trong nhiều năm, nhóm nghiên cứu đã trải qua nhiều tình huống thất bại khác nhau, không ngừng cải tiến phần cứng và phần mềm, và thử nghiệm dù khẩn cấp của máy bay không người lái. Cuối tuần này, Schreiner sẽ đưa Cora thực hiện các bài diễn tập xoay vòng và lượn siêu tốc, "để thực sự làm mãn nhãn người hâm mộ." Mỗi bài tập đều giúp máy tính phản ứng nhanh hơn với các thay đổi và giảm nguy cơ thiết bị bay gặp sự cố. Cuối cùng, công ty sẽ cần phải kiểm tra tầm nhìn, đường truyền và độ tin cậy của Cora trong mọi tình huống bay có thể xảy ra, nhưng trước khi làm được điều đó, họ cần chờ các chỉ thị mới từ FAA. Trong khi đó, Wisk đang tiến hành thử nghiệm bổ sung ở New Zealand, nơi các quy định thông thoáng hơn cho phép thiết bị bay lâu hơn, thực hiện các nhiệm vụ phức tạp hơn ngoài tầm quan sát của con người.

Công ty cũng đang nỗ lực để xã hội đón nhận các dịch vụ của mình, họ khảo sát người dân địa phương về nỗi sợ hãi và mong muốn đối với công nghệ mới, và trình diễn bay trước công chúng. Thậm chí, công ty còn tổ chức các chuyến đi thực tế cho học sinh Maori tại nhà chứa máy bay của mình nhằm mục đích khơi gợi trí tưởng tượng của các kỹ sư tương lai. Gysin chia sẻ: “Những gì chúng tôi sẽ thực hiện khi triển khai dự án ở bất kỳ thành phố nào hay quốc gia nào đều phải được lập thành một kế hoạch chi tiết.” “Ở góc độ cho phép của xã hội, liệu rằng điều này có chấp nhận được không? Tiếng ồn như vậy có ổn không? Bạn có phiền khi nhìn thấy những máy bay này trên bầu trời không?”

Để củng cố niềm tin của công chúng ở Mỹ, NASA và FAA đang lên một chiến dịch quốc gia bao gồm các nhóm chuyên gia làm việc trong ngành, các cuộc thử nghiệm và trình diễn bay, cũng như các sự kiện kết nối cộng đồng. Xuyên suốt chiến dịch, NASA sẽ thu thập ý kiến mà các nhà hoạch định chính sách và các cơ quan chuẩn hoá có thể kết hợp với các yêu cầu kỹ thuật để đặt ra các quy tắc cho địa phương, tiểu bang và liên bang. Shivanjli Sharma, một kỹ sư hàng không vũ trụ, trưởng bộ phận nghiên cứu về vận tải hàng không tiên tiến (Advanced Air Mobility) của NASA cho biết: “Những phương tiện này đang bay ở độ cao thấp hơn và hạ cánh ở những khu vực mà máy bay thông thường chưa hạ cánh trước đây.” “Vấn đề tiếng ồn không chỉ là tần số và cường độ âm thanh. Việc hiểu sâu hơn về những yếu tố này có vai trò quan trọng trước khi chúng ta có thể tích hợp hoạt động bay tự hành vào cuộc sống hằng ngày một cách sâu rộng.”

11400x-1
Ảnh: Balazs Gard/Bloomberg Businessweek

Tất nhiên, yếu tố chính để xã hội chấp nhận vẫn là sự an toàn. Dường như không thể tránh khỏi việc máy bay không người lái gặp sự cố. Điều này cũng giống như việc máy tính gặp sự cố, điện thoại gặp sự cố, máy bay gặp sự cố. Và thảm họa có thể ập đến theo nhiều cách khác nhau. Các máy bay không người lái có thể thả vũ khí và vận chuyển ma túy. Chúng có thể bay qua không phận cá nhân và xâm phạm quyền tự do dân sự. Chúng có thể làm suy yếu mạng lưới xã hội vốn đã xa cách bằng cách thúc đẩy một nền văn hóa theo nhu cầu, không tiếp xúc, làm cho mọi người thu mình sâu hơn vào vỏ ốc của chính họ. Tuy nhiên, khi các máy bay không người lái trở nên phổ biến, hệ thống hướng dẫn chúng sẽ phải đủ linh hoạt để đáp ứng các viễn cảnh tương lai chưa lường trước được, nếu không, nó vẫn sẽ phải hứng chịu những nguy hiểm, sự kém hiệu quả và bất bình đẳng tương tự như mạng lưới giao thông trên mặt đất của chúng ta.

Ở Christiansburg, dự án thí điểm của Wing đã trở thành phao cứu sinh cho cư dân trong những tuần đầu của đại dịch, và sau khi các lệnh hạn chế vì Covid-19 được nới lỏng, nhu cầu giao hàng bằng máy bay không người lái vẫn được duy trì. Một nghiên cứu được thẩm định từ đại học Virginia Tech cho thấy 89% người được hỏi ở Christiansburg đã sử dụng dịch vụ hoặc sẽ sớm sử dụng, dù nhiều người đã biết về các vấn đề phổ biến: tiếng ồn, quyền riêng tư, khả năng mất việc làm, và tất nhiên, sự cố. Ba phần tư những người được hỏi nói rằng họ bị tiếng ồn làm phiền nhưng vẫn thích ý tưởng của dịch vụ này.

Thủ thư Kelly Passek của trường phổ thông cơ sở Christiansburg đã trở thành một trong những khách hàng trung thành nhất của Wing trong thời kỳ đại dịch. Cô sử dụng thiết bị bay không người lái của hãng để giao sách thư viện cho trẻ em ở nhà. Điều này vẫn tiếp tục sau khi kết thúc phong tỏa. “Một số trẻ em nhận được một cuốn sách mỗi ngày,” cô chia sẻ.

Một buổi sáng mùa xuân đẹp trời gần cuối năm học 2021, cô dẫn các học sinh lớp 7 và lớp 8 môn giáo dục và công nghệ đến thăm trụ sở của Wing bằng công nghệ thực tế ảo. Trên giao diện của một cuộc họp video, một nhân viên vận hành đưa các em học sinh xem xung quanh, trong khi người đại diện tiếp thị của Wing, Jacob Demmitt nói về công ty và kể câu chuyện ra đời của nó. Anh kể cho các bạn học sinh nghe về một cặp vợ chồng già ở Christiansburg gặp khó khăn khi ra ngoài mua sắm vì một người bị gãy chân và người kia đã mờ một mắt. Wing đã đến và giúp đỡ họ.

Demmitt nói: “Ở đây, mọi người tin rằng bầu trời là nguồn tài nguyên khổng lồ chưa được khai thác và nếu chúng ta sử dụng bầu trời một cách có trách nhiệm, chúng ta có thể giúp ích cho xã hội.”

Passek minh hoạ cho các em xem đặt hàng trong tương lai, chọn Gói Đồ ăn nhẹ dành cho người lớn từ Walgreens: bỏng ngô, một thanh Snickers, một ly Frappuccino.

111400x-1
Ảnh: Cameron Davidson/Bloomberg Businessweek

Một học sinh hỏi: "Anh nhận được bao nhiêu đơn hàng mỗi ngày thế ạ?"

Demmitt trả lời: “Chà, anh phải giữ bí mật thương mại, để không giúp đối thủ cạnh tranh giành mất lợi ích được”.

Buổi thăm quan trực tuyến gặp một chút chậm trễ hiếm hoi trong việc xử lý đơn đặt hàng vì P.J. đến giờ nghỉ. Ngay sau đó, một phi công mới ngồi vào ghế và Demmitt tiếp tục thuyết trình. Máy tính bảng phát tiếng ding và người hỗ trợ hoàn thành đơn hàng cân đơn hàng.

Một học sinh khác hỏi: "Việc lập trình khó đến mức nào ạ?"

"Rất khó đấy," Demmitt trả lời.

Cuối cùng thì chiếc máy bay cũng cất cánh, cách đó ba dặm. Các học sinh hỏi Demmitt dồn dập với rất nhiều câu hỏi. Passek bước ra sân để chờ máy bay đáp xuống. Bạn chưa thể nghe thấy nó, nhưng nó đang lướt qua bầu trời không một gợn mây.

Một học sinh tự hỏi, "Liệu điều gì sẽ xảy ra khi nó đâm vào thứ gì đó?"

Demmitt trả lời, không hề do dự: "Điều đó sẽ không bao giờ xảy ra nhóc ạ."

[1] (thuộc) hàng không.

[2] Hyperwall: là bức tường video độ phân giải cao (5.760 x 3.240 pixel) có khả năng trình chiếu nhiều trực quan hóa dữ liệu và/hoặc hình ảnh (đồng thời) trên các màn hình.

Theo Bloomberg

Theo phattrienxanh.baotainguyenmoitruong.vn

https://phattrienxanh.baotainguyenmoitruong.vn/lam-the-nao-chong-tac-nghen-giao-thong-o-do-cao-120-met-50116.html

Đăng ký nhận bản tin miễn phí

Gói đăng ký