บทที่ 25 ผู้นำสูงสุดตกตะลึง: สร้างหุ่นยนต์สุนัขไม่ได้งั้นเหรอ? คุณดันไปสั่งซื้อออนไลน์มาเนี่ยนะ?

บทที่ 25 ผู้นำสูงสุดตกตะลึง: สร้างหุ่นยนต์สุนัขไม่ได้งั้นเหรอ? คุณดันไปสั่งซื้อออนไลน์มาเนี่ยนะ?

ปัจจุบัน แพลตฟอร์มการรบด้วยเครื่องจักรกลไร้คนขับแบ่งออกเป็นสามทิศทางหลัก

แบบสายพาน, แบบล้อ และแบบขา!

ความแตกต่างหลักอยู่ที่ความสามารถในการปรับตัวของกลไกการเคลื่อนที่ให้เข้ากับภูมิประเทศที่ซับซ้อน และความเหมาะสมต่อสถานการณ์การรบที่แตกต่างกัน

ทั้งสามแบบมีข้อดีข้อเสียที่แตกต่างกันในด้านความคล่องตัว, ความเสถียร, ความสามารถในการบรรทุก และการใช้พลังงาน

อย่างแรก แบบสายพานอาศัย 'การใช้สายพานสัมผัสพื้นอย่างต่อเนื่อง' เพื่อกระจายน้ำหนักและเพิ่มการยึดเกาะกับพื้นผิว

มันคือการต่อยอดจากแพลตฟอร์มยานเกราะแบบดั้งเดิมให้เป็นแบบไร้คนขับ ข้อได้เปรียบหลักคือความสามารถในการเคลื่อนที่ผ่านภูมิประเทศที่ซับซ้อนได้อย่างยอดเยี่ยม

สามารถข้ามผ่านพื้นที่โคลน, พื้นหิมะ, ทุ่งหญ้าที่อ่อนนุ่ม และหาดน้ำตื้นได้อย่างง่ายดาย

แม้กระทั่งสามารถข้ามสิ่งกีดขวางแนวตั้งสูง 0.5-1 เมตร และคูน้ำกว้าง 1-2 เมตรได้ เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมแบบออฟโรดในป่า

เนื่องจากการสัมผัสพื้นเป็นแนวยาวของสายพาน ทำให้ตัวรถมีการสั่นสะเทือนน้อยขณะเคลื่อนที่ สามารถบรรทุกน้ำหนักได้มากขึ้น

เช่น ปืนกลหนัก, ขีปนาวุธต่อต้านรถถัง, อุปกรณ์เรดาร์ โดยปกติแล้วความสามารถในการบรรทุกจะสูงกว่าแพลตฟอร์มแบบล้อที่มีขนาดเท่ากัน 20% ถึง 30%

และยังดูดซับแรงถอยหลังขณะยิงได้ดีกว่า ทำให้มีความแม่นยำสูงกว่า

เป็นแพลตฟอร์มหลักสำหรับปืนกลเบาและหนัก, เครื่องยิงจรวด และอาวุธต่อต้านรถถัง

อย่างไรก็ตาม แบบสายพานก็มีข้อเสียเช่นกัน ตัวอย่างเช่น แรงเสียดทานของแผ่นสายพาน, ล้อขับเคลื่อน และล้อนำในกลไกส่งกำลังมีค่าสูง ทำให้ความเร็วในการเดินทางบนถนนช้า

อีกทั้งการเลี้ยวยังต้องอาศัย 'ความเร็วที่แตกต่างกันของสายพาน' ทำให้มีรัศมีวงเลี้ยวที่กว้าง ไม่เหมาะกับถนนแคบๆ ในเมือง หรือสถานการณ์ที่ต้องการการเลี้ยวหลบอย่างรวดเร็ว

ในขณะเดียวกัน ระบบส่งกำลังมีความซับซ้อน การใช้พลังงานสูงกว่าแบบล้อ 30% ถึง 50% ทำให้มีระยะปฏิบัติการสั้น แผ่นสายพานสึกหรอง่าย ต้องบำรุงรักษาบ่อยครั้ง และมีค่าใช้จ่ายสูง

ที่สำคัญที่สุดคือ เสียงรบกวนที่เกิดจากการเสียดสีระหว่างสายพานกับพื้นดินและการทำงานของกลไกส่งกำลังค่อนข้างดัง ทำให้ง่ายต่อการถูกตรวจพบในภารกิจลาดตระเวนที่ต้องการความเงียบ

ส่วนแพลตฟอร์มรบไร้คนขับแบบล้อนั้นเคลื่อนที่ด้วย 'การหมุนของล้อ'

ข้อได้เปรียบหลักคือมีความคล่องตัวสูงบนถนนและใช้พลังงานต่ำ เป็นตัวเลือกหลักสำหรับการรบในเมืองและการเคลื่อนกำลังอย่างรวดเร็ว

เพราะแรงต้านการหมุนของล้อมีค่าน้อย ความเร็วในการเดินทางบนถนนจึงสูง โดยแพลตฟอร์มแบบล้อขับเคลื่อน 4x4 หรือ 6x6 ทั่วไปสามารถทำความเร็วได้ถึง 60 ถึง 100 กม./ชม.

มันเลี้ยวได้อย่างคล่องแคล่ว รัศมีวงเลี้ยวต่ำสุดสามารถน้อยกว่า 5 เมตร เหมาะสำหรับถนนในเมือง และพื้นที่ราบที่มีเครือข่ายถนนหนาแน่น

ในขณะเดียวกัน ก็สามารถติดตามหน่วยรบที่มีคนขับได้อย่างรวดเร็ว หรือปฏิบัติภารกิจ 'แทรกซึมอย่างรวดเร็ว' ได้

ประกอบกับระบบส่งกำลังที่เรียบง่าย การใช้พลังงานต่ำกว่าแบบสายพานถึง 30% ระยะปฏิบัติการสามารถไปได้ไกลถึง 300 ถึง 500 กม.

หากติดตั้งแบตเตอรี่ลิเธียม ระยะปฏิบัติการลาดตระเวนด้วยความเร็วต่ำสามารถเกิน 1,000 กม. ได้

เหมาะสำหรับการลาดตระเวนชายแดนเป็นเวลานาน และการเฝ้าระวังในเมือง

ที่สำคัญคือ เสียงรบกวนขณะเคลื่อนที่ต่ำ ทำให้ยากต่อการถูกตรวจจับโดยอุปกรณ์ตรวจจับเสียง

การเปลี่ยนยางทำได้สะดวก สามารถเปลี่ยนยางอะไหล่ได้ภายใน 10 นาทีในภาคสนาม

ค่าบำรุงรักษาเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของแบบสายพานเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของมันก็ชัดเจนเช่นกัน เนื่องจากแรงกดต่อพื้นที่สัมผัสของล้อมีค่าสูง ทำให้ง่ายต่อการลื่นไถลและติดหล่มในพื้นที่โคลนและทุ่งหญ้าที่อ่อนนุ่ม

ไม่สามารถข้ามคูน้ำที่กว้างได้ ความสามารถในการปีนบันไดมีจำกัด

ความกว้างของคูน้ำที่ข้ามได้สูงสุดน้อยกว่า 1 เมตร และความสูงในการปีนป่ายน้อยกว่า 0.3 เมตร ไม่เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมแบบออฟโรดในป่า

นอกจากนี้ ยางยังง่ายต่อการเสียหายจากสะเก็ดระเบิดและทุ่นระเบิด หากยางระเบิด แพลตฟอร์มก็จะสูญเสียความสามารถในการเคลื่อนที่ทันที

ความสามารถในการอยู่รอดในสนามรบจึงต่ำกว่าแบบสายพาน

นอกจากนี้ ในขนาดที่เท่ากัน ความสามารถในการบรรทุกของแพลตฟอร์มแบบล้อจะต่ำกว่าแบบสายพาน 20% ถึง 40%

ทำให้ยากต่อการติดตั้งอาวุธหนักหรืออุปกรณ์ลาดตระเวนขนาดใหญ่ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับภารกิจติดอาวุธเบาเท่านั้น

ใช้ได้เฉพาะในการรบในเมือง, การลาดตระเวนบนถนน และภารกิจเคลื่อนกำลังเร็ว

สุดท้ายคือแพลตฟอร์มรบไร้คนขับแบบขา ซึ่งเคลื่อนที่โดยเลียนแบบการเคลื่อนไหวของสิ่งมีชีวิตด้วย 'การก้าวเดินสลับขาหลายขา'

ข้อได้เปรียบหลักคือความสามารถในการปรับตัวเข้ากับภูมิประเทศสุดขั้ว เป็นทางเลือกเสริมสำหรับ 'สภาพแวดล้อมที่มีอุปสรรคซับซ้อน' ที่แบบสายพานและแบบล้อไม่สามารถครอบคลุมได้

อาศัยการขับเคลื่อนและการปรับข้อต่อที่เป็นอิสระของขาแต่ละข้าง ทำให้สามารถข้ามกำแพงสูง 1-2 เมตร ปีนหน้าผาหินที่สูงชันได้

สามารถเคลื่อนที่ผ่านซากปรักหักพัง หรือแม้กระทั่งลอยบนผิวน้ำ สามารถเข้าไปในพื้นที่ที่แบบสายพานและแบบล้อไม่สามารถเข้าถึงได้

เช่น ซากปรักหักพังจากแผ่นดินไหว, หน้าผาบนภูเขา

แพลตฟอร์มแบบขาสามารถปรับตัวเข้ากับอุปสรรคต่างๆ ได้โดยการปรับระยะก้าว และความสูงของจุดศูนย์ถ่วง

กระทั่งสามารถ 'คุกเข่า' เพื่อลดความสูงในการซ่อนตัว หรือ 'ยืนขึ้น' เพื่อเพิ่มมุมมองของเซ็นเซอร์ ทำให้มีความยืดหยุ่นทางยุทธวิธีสูงกว่าแบบสายพานและแบบล้ออย่างมาก

และแม้ว่าพื้นที่สัมผัสของขาแต่ละข้างจะเล็ก แต่การกระจายน้ำหนักของขาทั้งหมด ทำให้แรงกดต่อพื้นที่สัมผัสโดยรวมต่ำมาก

สามารถเดินทางบนพื้นหิมะ, ผิวน้ำแข็งบางๆ และพื้นทรายที่อ่อนนุ่มได้โดยไม่ติดหล่ม เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมพิเศษอย่างขั้วโลกและทะเลทราย

ข้อเสียของมันคือความเร็วในการเดินช้า การประสานงานของขาแต่ละข้างต้องอาศัยอัลกอริทึมที่ซับซ้อน และง่ายต่อการเสียสมดุลจนล้มลงในภูมิประเทศที่ขรุขระ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อบรรทุกน้ำหนักเพิ่มขึ้น ความเสถียรก็จะยิ่งแย่ลง

โครงสร้างข้อต่อของขาแต่ละข้างมีความซับซ้อน ใช้พื้นที่และน้ำหนักมาก ทำให้สามารถบรรทุกน้ำหนักได้ต่ำมาก

ยากต่อการติดตั้งอาวุธ

ใช้พลังงานสูงมาก ระยะปฏิบัติการโดยทั่วไปน้อยกว่า 50 กม. เหมาะสำหรับภารกิจระยะสั้นเท่านั้น

ยิ่งไปกว่านั้น แพลตฟอร์มแบบขามีจำนวนข้อต่อมาก แต่ละข้อต่อต้องควบคุมอย่างอิสระ ทำให้ต้นทุนฮาร์ดแวร์สูงกว่าแบบล้อ 3 ถึง 5 เท่า

ข้อต่อต่างๆ ง่ายต่อการติดขัดและเสียหายเนื่องจากโคลนและทรายรวมถึงเศษหิน ความน่าเชื่อถือในภาคสนามจึงต่ำกว่าแบบสายพาน/แบบล้ออย่างมาก

โดยทั่วไปจะใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุปสรรคสุดขั้ว เช่น ซากปรักหักพัง, หน้าผา, พื้นที่ขั้วโลก สำหรับภารกิจลาดตระเวนและเก็บกู้ระเบิด

โดยสรุปแล้ว

แบบสายพานคือ 'หมัดหนัก' ของการรบแบบไร้คนขับ รับผิดชอบการสนับสนุนการยิงและการขนส่งเสบียงในภูมิประเทศที่ซับซ้อนนอกถนน ชดเชยความเสี่ยงของแพลตฟอร์มยานเกราะที่มีคนขับ

ส่วนแบบล้อคือ 'หน่วยลาดตระเวนเร็ว' ของการรบแบบไร้คนขับ รับผิดชอบการเฝ้าระวัง, การลาดตระเวน และการสนับสนุนการยิงเบาในเมืองและบนเครือข่ายถนน ด้วยความคล่องตัวสูงทำให้สามารถ 'ครอบคลุมพื้นที่กว้าง' ได้

สำหรับแบบขา มันคือ 'หน่วยรบพิเศษแนวหน้า' ของการรบแบบไร้คนขับ รับผิดชอบสภาพแวดล้อมสุดขั้วที่แบบสายพานและแบบล้อไม่สามารถเข้าถึงได้ เพื่อให้เกิด 'การแทรกซึมที่แม่นยำ'

ในสนามรบแห่งอนาคต ทั้งสามแบบจะไม่มาแทนที่กันและกัน

แต่จะทำงานร่วมกันแบบ 'สายพานบวกล้อบวกขา' เพื่อสร้างระบบการรบแบบไร้คนขับที่ครอบคลุมทุกสถานการณ์ ทั้ง 'ป่า, เมือง และสภาพแวดล้อมสุดขั้ว'

ปัจจุบัน ทุกประเทศทั่วโลกต่างทุ่มเทให้กับการวิจัยและพัฒนาหุ่นยนต์ไบโอนิคไร้คนขับ

และศาสตราจารย์ถานคือผู้รับผิดชอบโครงการหุ่นยนต์ไบโอนิคแบบขา

โครงการได้เริ่มต้นมานานกว่าครึ่งปีแล้ว

แต่ความคืบหน้ากลับมีเพียงน้อยนิด

ศาสตราจารย์ถาน: “ท่านรัฐมนตรีหยาง ได้โปรด ได้โปรดให้เวลาพวกเราอีกสักหน่อยเถอะครับ ความสมดุลของหุ่นยนต์ไบโอนิคสี่ขามันยากเกินไปจริงๆ ครับ!”

ความท้าทายหลักของหุ่นยนต์ไบโอนิคแบบขา เช่น หุ่นยนต์สุนัขไบโอนิค, หุ่นยนต์ลา, หุ่นยนต์คล้ายมนุษย์ ฯลฯ อยู่ที่ความซับซ้อนและความสามารถในการปรับตัวในการเลียนแบบการเคลื่อนไหวของสิ่งมีชีวิต

ซึ่งจำเป็นต้องมีการก้าวข้ามความขัดแย้งระหว่าง 'ความสมดุลแบบไดนามิก' และ 'การปรับตัวอย่างมีประสิทธิภาพ' ในหลายมิติ ทั้งการออกแบบทางกล, การควบคุมการเคลื่อนไหว และการปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม

อุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดสามารถแบ่งออกเป็นห้าด้านหลักดังต่อไปนี้ ซึ่งครอบคลุมปัญหาทั้งหมดตั้งแต่ฮาร์ดแวร์ไปจนถึงซอฟต์แวร์ ตั้งแต่ประสิทธิภาพของเครื่องจักรเดี่ยวไปจนถึงการปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม

การจะแก้ปัญหาเหล่านี้ได้ในระยะเวลาอันสั้นเป็นเรื่องยากยิ่ง ศาสตราจารย์ถานจึงมีสีหน้าลำบากใจ

แก่นแท้ของการเคลื่อนไหวของสิ่งมีชีวิตคือวงจรของ 'การเสียสมดุลขณะเคลื่อนที่และการปรับแก้แบบเรียลไทม์'

ตัวอย่างเช่น การยืนด้วยขาข้างเดียวขณะเดิน, การที่เท้าทั้งสองข้างลอยจากพื้นขณะวิ่ง

และหุ่นยนต์แบบขาจำเป็นต้องจำลองกระบวนการนี้ขึ้นมาใหม่ด้วยอัลกอริทึมและโครงสร้างทางกล

นี่คือคอขวดทางเทคนิคที่สำคัญที่สุด

ยิ่งไปกว่านั้น พื้นผิวรองรับของหุ่นยนต์แบบขาคือ 'ปลายเท้า' ที่ไม่ต่อเนื่องกัน ในระหว่างการเคลื่อนไหว จุดศูนย์ถ่วงจะเบี่ยงเบนออกจากพื้นที่รองรับบ่อยครั้ง

จำเป็นต้องปรับแรงบิดของข้อต่อ, ระยะก้าว, และท่าทางของร่างกายภายในระดับมิลลิวินาที เพื่อป้องกันการล้ม

ตัวอย่างเช่น ขณะที่หุ่นยนต์สี่ขา 'วิ่งเหยาะๆ' เวลาที่ใช้ในการรองรับน้ำหนักด้วยขาข้างเดียวมีเพียง 0.1-0.2 วินาทีเท่านั้น

จำเป็นต้องคำนวณแรงปฏิกิริยาจากพื้นดินและวิถีของจุดศูนย์ถ่วงแบบเรียลไทม์ เพื่อปรับแรงบิดของข้อต่อสะโพก/ข้อเข่า

หากเจอกับพื้นผิวที่ไม่เรียบ หรือแม้แต่ก้อนหินเล็กๆ ก็จำเป็นต้องเปลี่ยนความสูงของก้าวในทันที มิฉะนั้นจะเสียสมดุลเนื่องจากจุดศูนย์ถ่วงที่เปลี่ยนไป

แค่ฟังก็รู้สึกซับซ้อนพอแล้ว

ศาสตราจารย์ถาน: “ปัจจุบัน เรายังคงติดอยู่กับการออกแบบซอฟต์แวร์สำหรับควบคุมความสมดุลและการทรงตัวแบบไดนามิกครับ...”

หยางจื้อหัว: “อะไรนะ? ครึ่งปีแล้วยังสร้างโมเดลไม่ได้แม้แต่ตัวเดียวเลยเหรอ?”

หุ่นยนต์ไบโอนิคสี่ขาเป็นทิศทางการวิจัยกระแสหลักในปัจจุบัน และเป็นโครงการวิจัยที่ทั่วโลกให้ความคาดหวังมากที่สุด

ไม่ว่าจะเป็นความเร็ว, ความคล่องตัว, ความเสถียร หรือความสมดุล ล้วนอยู่ในระดับที่พอเหมาะพอดี

สัตว์ต่างๆ เช่น สุนัข, หมาป่า, สิงโต, เสือ, เสือชีตาห์ ล้วนเป็นสัตว์สี่เท้า

และด้วยเหตุนี้เอง หุ่นยนต์ไบโอนิคสี่ขาจึงเป็นที่คาดหวังอย่างสูงจากส่วนกลาง

แล้วตอนนี้คุณมาบอกผมว่า ยังคงติดอยู่แค่ขั้นตอนการพัฒนาซอฟต์แวร์เนี่ยนะ?

หยางจื้อหัวยอมรับเรื่องนี้ไม่ได้เลย

“ท่านรัฐมนตรีครับ เวลามันสั้นเกินไป เราต้องใช้เวลาในการตั้งค่าและฝึกฝนโมเดลสำหรับกล้อง, เซ็นเซอร์, เรดาร์, การสแกนอินฟราเรด, ศูนย์ประมวลผลอัจฉริยะ และอื่นๆ อีกมากมายครับ”

“และในด้านรูปแบบการเคลื่อนไหวก็ต้องใช้เวลาในการฝึกฝน... การเคลื่อนไหวง่ายๆ เพียงท่าเดียว ต้องตั้งค่าโปรแกรมรูปแบบต่างๆ นับหมื่นรูปแบบ”

“ถ้าหากต้องการหุ่นยนต์สี่ขาไบโอนิคระดับ L4 อย่างน้อยก็ต้องใช้เวลาหนึ่งปีหรืออาจจะนานกว่านั้นครับ”

ระดับ L4 เทียบเท่ากับสัตว์ระดับ 4 สามารถเลียนแบบพฤติกรรมของสัตว์ได้สี่ส่วน โดยระดับสูงสุดคือระดับ 10

“นานเกินไปแล้ว เรารอได้ แต่พญาอินทรีไม่รอเราหรอกนะ อีกหนึ่งปีข้างหน้า เกรงว่าหุ่นยนต์ของพญาอินทรีคงจะอัปเกรดไปถึงรุ่นที่ห้าแล้ว!”

หยางจื้อหัวรู้สึกคับข้องใจ “หรือว่าชนชาติมังกรของเราจะโง่กว่าคนของพญาอินทรีงั้นเหรอ?”

ทว่าในขณะนั้นเอง โทรศัพท์มือถือของจางหยาง นักวิจัยที่อยู่ด้านหลัง ก็มีเสียงแจ้งเตือนข้อความดังขึ้น: หุ่นยนต์สุนัข 'เซ่าเทียนเฉวี่ยน' ที่คุณสั่งซื้อกำลังอยู่ในระหว่างการจัดส่ง