Die US Air Force und das MIT fliegen erfolgreich Flugzeuge mit „Jam“.

Zum ersten Mal für das US-Verteidigungsministerium haben Forscher der Air Force Research Labs (AFRL) und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) die Fähigkeiten der KI-gestützten magnetischen Navigation namens MagNav erfolgreich demonstriert.

Die hochmoderne Technologie, die zur Navigation Schwankungen im Erdmagnetfeld nutzt, lässt sich nur schwer stören oder manipulieren, was sie zu einem notwendigen Werkzeug für die Luftwaffe macht. Der Erfolg von MagNav ist möglicherweise der erste entscheidende Schritt zur Implementierung des Systems auf einer Reihe militärischer und ziviler Plattformen, darunter Flugzeuge, U-Boote, Drohnen und sogar Hyperschall-Gleitfahrzeuge.

Da globale Positionierungssysteme sowohl für Militär- als auch für Zivilflieger zu unglaublich genauen und effektiven Navigationsinstrumenten geworden sind, sind Piloten zunehmend auf diese Technologie angewiesen.

Diese übergroße Abhängigkeit von einem einzigen System beunruhigt Militärkommandanten, die das GPS-Netzwerk als besonders anfällig für Angriffe ansehen. Tatsächlich wurde diese Abhängigkeit von General Mike Minihan vom Air Mobile Command als eine von vier kritischen Fähigkeitslücken identifiziert, die von den Gegnern des Landes ausgenutzt werden könnten.

In der Hoffnung, diese Abhängigkeit von GPS zu verringern, arbeitete das AFRL mit den Leuten am MIT und dem MIT Lincoln Laboratory zusammen, um herauszufinden, ob die Kombination des Konzepts der magnetischen Navigation mit den fortgeschrittenen maschinellen Lernfähigkeiten der KI eine praktische Alternative darstellt. Ihre Arbeit, die in diesem ersten Echtzeit-In-Flug-Test des von ihnen MagNav genannten Konzeptsystems gipfelte, zeigt, dass KI-gestützte magnetische Navigation nicht nur möglich ist, sondern auch einige entscheidende Vorteile gegenüber GPS bietet.

Um ihr potenziell revolutionäres MagNav-Konzept zu testen, installierten die AFRL- und MIT-Teams, die unter dem Dach des Artificial Intelligence Accelerator (AIA) arbeiten, kundenspezifische Ausrüstung auf einer C-17A Globemaster III, die auf der Travis Air Force Base in Kalifornien stationiert ist.

Laut einer Pressemitteilung der Luftwaffe nutzte das magnetische Navigationssystem „die Leistungsfähigkeit von KI und maschinellem Lernen durch das Kalibrierungs- und Positionierungs-Neuronalnetzwerk der AIA, das während des Fluges in wenigen Minuten auf einem handelsüblichen Laptop trainiert wurde“.

Die Fähigkeit des Systems, so schnell zu lernen, wird dadurch unterstützt, dass Forscher jahrzehntelang eine sehr detaillierte Karte des Erdmagnetfelds erstellt haben und Forschern und Ingenieuren einen Basisdatensatz für den Aufbau ihres MagNav-Systems zur Verfügung gestellt haben. Natürlich verändert sich das Erdmagnetfeld ständig, und auch das Flugzeug selbst ist einer Vielzahl magnetischer Störungen ausgesetzt, sodass das System auf maschinelles Lernen angewiesen ist, um das magnetische Signal vom Rauschen zu trennen.

Zu diesem Zweck stellt die Air Force fest, dass das MagNav-Team die globale Zusammenarbeit im Rahmen seiner Magnetic Navigation Open Challenge genutzt hat, bei der Mitwirkende aus der ganzen Welt Daten über ihre Open-Source-Softwarebibliothek einreichen. Laut Pressemitteilung „verbesserte diese Zusammenarbeit die neuronale Netzwerkarchitektur der AIA, die vom Flugzeug erzeugte magnetische Geräusche entfernt, um die Position im Vergleich zu einer bekannten magnetischen Karte abzuleiten.“

Leider sind die Notwendigkeit, die Magnetfelddaten ständig zu aktualisieren und zu erweitern, um die Genauigkeit des MagNav-Systems aufrechtzuerhalten, und das magnetische Rauschen, das die KI herausfiltern muss, bekannte Schwächen. Außerdem war das auf der C-17 getestete System auf etwa einen Kilometer genau. Dies ist eine deutliche Verschlechterung gegenüber dem genaueren GPS, mit dem ein Flugzeug bis auf wenige Meter an das Ziel herankommen kann.

Dennoch stellt das MagNav-Team fest, dass bei den meisten Missionen eine Navigation auf einen Kilometer genau ausreicht, bevor herkömmliche Tools wie visuelle Navigation oder Orientierungspunkterkennung übernehmen und das Flugzeug zu seinem endgültigen Ziel führen.

Der vielleicht wichtigste Vorteil der magnetischen Navigation ist die Tatsache, dass es praktisch unmöglich ist, Störungen zu verursachen oder zu fälschen, insbesondere aus größerer Entfernung. Außerdem ist das System im Gegensatz zu GPS nur auf die Ausrüstung an Bord des Flugzeugs angewiesen und nicht auf Dinge wie Satelliten oder Kommunikationsgeräte, die beide anvisiert oder gestört werden können.

„Jeder Pilot hat Angst vor einzelnen Fehlerquellen“, erklärte Maj. Kyle McAlpin, AIA MagNav-Verbindungsmann. „Unsere Strategiedokumente beklagen die übermäßige Abhängigkeit des Verteidigungsministeriums vom GPS, einem einzigen Fehlerpunkt in unserer Fähigkeit, präzise zu navigieren.“

Nichtsdestotrotz, so McAlpin, erfordere jeder Flug eine „unangreifbare Positionierung und Navigation“.

„Das können wir erreichen, indem wir GPS mit Alternativen wie Himmelsnavigation, Gelegenheitssignalen, visueller Navigation und magnetischer Navigation erweitern“, schloss er. „Diese Woche haben wir einen wichtigen Schritt zur Verwirklichung einer dieser Modalitäten getan, indem wir MagNav aus den Köpfen des MIT und des MIT Lincoln Laboratory in ein einsatzfähiges Flugzeug überführt haben und damit den Weg für unsere Schwesterdienste und die Expansion auf neue Plattformen geebnet haben.“

Christopher Plain ist der leitende Wissenschaftsautor bei The Debrief sowie ein Science-Fiction- und Fantasy-Romanautor. Folgen Sie ihm auf Twitter und vernetzen Sie sich mit ihm, erfahren Sie mehr über seine Bücher auf plainfiction.com oder senden Sie ihm direkt eine E-Mail an [email protected].