Este avión convertirá a la IA en un arma de combate

La inteligencia artificial ha llegado al campo de batalla y, algún día, podrá combatir en los cielos, pero antes tiene que entrar en una cabina real y aprender las nociones básicas.

En agosto de 2020, las pruebas AlphaDogfight de DARPA, una serie de experimentos de IA dentro de una cabina de avión de combate simulada, enfrentaron a un piloto de F-16 de la Fuerza Aérea con un piloto de IA en un combate virtual. En un golpe a los egos de los pilotos de caza de todo el mundo, el hombre perdió ante la máquina… cinco veces seguidas.

Pero no fue una batalla real. Nadie lo sabe mejor que el coronel de la USAF Dan «Animal» Javorsek, director del programa Air Combat Evaluation (ACE)de DARPA.

«Imaginamos que, en el futuro, la IA se encargue de las maniobras durante los combates aéreos dentro del alcance visual, en fracciones de segundo, para que los pilotos estén más seguros y sean más eficaces», dijo Javorsek al inicio del programa ACE.

Javorsek, antiguo piloto de pruebas del F-22 Raptor, afirma que el objetivo del ACE es «generar confianza» en la IA entre los pilotos humanos, ya sea como asistente digital, como cerebro de un avión no tripulado o, tal vez algún día, como caza.

Un paso fundamental para crear esa confianza es demostrar que la IA puede pilotar un avión táctico real, y DARPA está dando ese paso con la empresa de ingeniería y pruebas de vuelo CALSPAN. Pero poner el «fantasma en la máquina» no es sencillo. Un piloto de IA tendrá que superar una larga lista de obstáculos para ser considerado un Top Gun.

El sueño puede ser la IA en una plataforma tripulada totalmente digital como el avión de combate Next Generation Air Dominance (NGAD) de la Fuerza Aérea, pero por ahora será más realista hacerlo en el avión de adiestramiento L-39 Albatros.

Construido a finales de la década de 1960 por la empresa aeroespacial checoslovaca AERO Vodochody, el Albatros es el avión de entrenamiento más empleado del mundo, con más de 2.900 unidades construidas y en servicio en más de 30 fuerzas aéreas. Se trata de un biplaza de 450 mph, maniobrable pero relativamente dócil, y su bajo coste lo convierte en una plataforma de pruebas perfecta.

Los L-39 que se emplean en el ACE tienen un piloto automático (o «george», como suelen llamar los pilotos a estos sistemas autónomos limitados), desarrollado por CALSPAN, que puede manejar sus controles de forma independiente.

Este sistema es más capaz que el típico piloto automático, ya que usa actuadores para manipular los controles de vuelo mecánicos en toda su gama, en lugar de las limitadas entradas de giro, ascenso y descenso de los pilotos automáticos tradicionales.

En el experimento ACE, una interfaz entre el programa de inteligencia artificial y el George de CALSPAN traducirá órdenes como el ángulo de inclinación y la velocidad del aire en entradas del stick y el acelerador para proporcionar a la IA el estado deseado de la aeronave.

«Pensemos en que será como si un robot sentara en el asiento del piloto controlando el stick», dice Brian Ernisse, director de tecnología y piloto de pruebas experimentales de CALSPAN.

La palanca de mando, el acelerador y los pedales del timón se moverán en la cabina mientras el George, dotado de IA, volará el L-39, como un piloto fantasma sentado cómodamente tras los mandos. La combinación crea «un piloto automático muy sofisticado», explica Ernisse. «En lugar de limitarse a volar en dirección y altitud, puede hacer maniobras acrobáticas».

Otros proveedores suministrarán la IA y la interfaz de usuario que emplearán los pilotos. Pero antes, CALSPAN tendrá que suministrarles un modelo aerodinámico completo del L-39.

A diferencia de su homólogo humano, la IA no cuenta con un piloto instructor, un manual técnico o incluso experiencia previa para enseñarle a volar el L-39. Por lo tanto, necesita muchos datos sobre cómo se vuela realmente: un modelo aerodinámico completo con velocidades, cargas G, ángulo de ataque y características de entrada en pérdida y giro, así como una gran cantidad de otros datos aerodinámicos y de control de los que aprender.

Los pilotos de la empresa CALSPAN ya están realizando salidas para recopilar todos estos datos aéreos. Una vez que tengan el modelo completo, darán las claves a los ingenieros de IA.

Heron Systems, con sede en Virginia, es uno de los varios desarrolladores de IA que trabajan en el ACE. El piloto de IA de Heron, llamado «Falco» (en honor a un personaje del videojuego Star Fox), venció al piloto de la USAF (y a otras IA) en las pruebas AlphaDogfight.

Falco aprendió a librar combates aéreos como lo hace un humano, explorando primero cómo controlar un avión y luego cómo maniobrar contra otro avión simulado. Los ingenieros de Heron emplearon una arquitectura de entrenamiento denominada optimización de política proximal, que recompensa a la IA por el aprendizaje (obtención de un ángulo de pista o acercamiento a un objetivo) y una red virtual de pilotos de IA que compiten entre sí.

Para el AlphaDogfights, Falco se entrenó en combates aéreos simulados durante cinco semanas en bloques de tiempo de 100 milisegundos, dando cuatro mil millones de pasos. El proceso equivalió a 31 años de entrenamiento de vuelo de maniobras básicas de combate (BFM), según el vicepresidente de Heron Systems, Brett Darcey.

La idea de automatizar la tarea de volar se remonta a los primeros días del vuelo a motor, cuando la inestabilidad de los aviones primitivos exigía la atención constante del piloto, que no dejaba apenas espacio para nada más.

El primer piloto automático fue desarrollado en 1912 por Sperry Corporation y demostrado por Lawrence Sperry en París en 1914. Conectando un indicador de rumbo giroscópico y un indicador de actitud a los elevadores y el timón accionados hidráulicamente, permitía que un avión volara recto y nivelado en un curso de brújula elegido sin la intervención del piloto.

El desarrollo, hasta la Segunda Guerra Mundial, incorporó algoritmos de control y ayudas a la navegación por radio, lo que permitió el vuelo automatizado de noche y con mal tiempo. Por aquel entonces, los humanos empezaron a referirse a los pilotos automáticos como «George», posiblemente en referencia al inventor estadounidense George DeBeeson, que patentó un piloto automático en la década de 1930, o al rey británico Jorge VI. En 1947, un transporte de las Fuerzas Aéreas estadounidenses despegó, cruzó el Atlántico y aterrizó únicamente bajo el control de un piloto automático.

Los pilotos automáticos modernos de tres ejes suelen automatizar el despegue, el ascenso, el crucero, el descenso y el aterrizaje utilizando diversos sensores, así como el GPS y la navegación inercial. A diferencia de los agentes de IA en desarrollo, su capacidad para maniobrar dinámicamente o responder a las acciones de otras aeronaves u objetos es limitada.

«Creemos que es un reto muy real, algo que va a requerir mucho trabajo y mucha innovación para conseguirlo», afirma Darcey.

Si bien un modelo aéreo completo es clave para que Falco aprenda a volar el L-39 y aplique su formación en BFM de forma táctica, también lo es la colaboración con George. Para hacerlo con eficacia, Falco tendrá que aprender a anticipar el tiempo que tarda el avión en responder a sus órdenes.

Fte. Popular Mechanics