AI‐enabled management of next‐generation autonomous transport systems
Authors: Πολίτη Ελένη 
Published: February 2025

Η σύγχρονη εποχή χαρακτηρίζεται από μια εντυπωσιακή ανάπτυξη της αυτοματοποίησης, η οποία ενισχύεται από την ανάγκη για μεγαλύτερη αποδοτικότητα, βιωσιμότητα και παραγωγικότητα σε όλους τους τομείς. Αυτός ο μετασχηματισμός βρίσκει ευνοϊκό έδαφος στον τομέα των μεταφορών, όπου τα Αυτόνομα και Ευφυή Συστήματα Μεταφορών φέρνουν επανάσταση στις λειτουργίες, αντικαθιστώντας τους ανθρώπινους χειριστές με στόχο τη ενίσχυση της ασφάλειας, της αποδοτικότητας και της αξιοπιστίας, ενώ ταυτόχρονα συμβάλλουν στη βελτιστοποίηση των διαδικασιών. Η τάση αυτή τροφοδοτείται από τις τεχνολογικές εξελίξεις και την υποστήριξη των Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών (ΤΠΕ), οι οποίες έχουν αυξήσει σημαντικά την πολυπλοκότητα και τις δυνατότητες αυτών των συστημάτων, ιδίως στον τομέα των μεταφορών. Ο σχεδιασμός και η εφαρμογή λύσεων για τις μεταφορές έχουν επιταχύνει σημαντικά την ανάπτυξη ευφυών και αυτόνομων συστημάτων μεταφορών και την παροχή πολλών καινοτόμων υπηρεσιών. Στο πλαίσιο αυτό, η προσπάθεια αντικατάστασης των ανθρώπινων χειριστών με αυτόνομους πράκτορες σε πολύπλοκα και απαιτητικά καθήκοντα, με απώτερο στόχο τη βελτίωση της αποδοτικότητας, της ασφάλειας και της αξιοπιστίας, μεταμορφώνει ριζικά το πεδίο των μεταφορών σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Στο επίκεντρο αυτής της τεχνολογικής εξέλιξης βρίσκεται η ενσωμάτωση προηγμένων μεθόδων Τεχνητής Νοημοσύνης (Artificial Intelligence, AI) και Μηχανικής Μάθησης (Machine Learning, ML) οι οποίες προωθούν τα αυτόνομα οχήματα σε νέα επίπεδα νοημοσύνης και αυτονομίας. Μέσα από την προσομοίωση σύνθετων λογικών διαδικασιών που προσεγγίζουν την ανθρώπινη σκέψη, η αξιοποίηση αυτών των τεχνολογιών επιτρέπει την ταχύτερη και πιο ακριβή λήψη αποφάσεων. Η αυτοματοποίηση κρίσιμων διαδικασιών όπως η αίσθηση, η ανίχνευση, η απόκριση και ο έλεγχος σε πραγματικό χρόνο ενισχύει την απόδοση των ευφυών και αυτόνομων οχημάτων, καθιστώντας τα πιο αποδοτικά, ασφαλή και αξιόπιστα. Αυτή η τεχνολογική πρόοδος βρίσκει εφαρμογή σε ένα ευρύ φάσμα σεναρίων, από εναέρια και υποβρύχια περιβάλλοντα έως επίγεια συστήματα, ενισχύοντας την ικανότητά τους να προσαρμόζονται σε πολύπλοκες επιχειρησιακές συνθήκες. Η ενσωμάτωση της Τεχνητής Νοημοσύνης σε διαδικασίες αντίληψης, λήψης αποφάσεων, προγραμματισμού και διαχείρισης προσφέρει μια καινοτόμα προσέγγιση στη λειτουργία αυτόνομων συστημάτων. Μέσω αυτών των τεχνολογιών, επιτυγχάνεται η μεγιστοποίηση της λειτουργικής αποδοτικότητας σε περιβάλλοντα όπου οι παραδοσιακές μέθοδοι αδυνατούν να ανταποκριθούν αποτελεσματικά. Με αφετηρία την ανασκόπηση του σημερινού τοπίου της βιομηχανίας και με γνώμονα τη βιωσιμότητα, την προσαρμοστικότητα και τον ανθρωποκεντρικό σχεδιασμό, η παρούσα διδακτορική διατριβή εξετάζει τον θεμελιώδη ρόλο των μεθόδων και αλγορίθμων ΑΙ και ML στη διαμόρφωση των δυνατοτήτων λήψης αποφάσεων των αυτόνομων και ευφυών οχημάτων, με στόχο τη σημαντική ενίσχυση της λειτουργικής τους αποδοτικότητας. Η παρούσα εργασία υιοθέτησε μια συστηματική προσέγγιση συγκριτικής ανάλυσης για την αξιολόγηση των δυνατοτήτων των ευφυών και αυτόνομων συστημάτων, συγκρίνοντας τις επιδόσεις διαφόρων αλγορίθμων σε ελεγχόμενα αλλά και δυναμικά σενάρια του πραγματικού κόσμου. Αναλύοντας παραδοσιακούς αλγορίθμους σχεδιασμού διαδρομής, όπως οι A* και Dijkstra, παράλληλα με προσαρμοστικές προσεγγίσεις που βασίζονται σε Ενισχυτική Μάθηση, η έρευνα ανέδειξε τα πλεονεκτήματα των μοντέλων αυτών στην ενίσχυση της αποδοτικότητας και της αξιοπιστίας. Τα ευρήματα δείχνουν ότι οι μέθοδοι RL μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την ικανότητα των αυτόνομων συστημάτων να προσαρμόζονται και να μαθαίνουν από το περιβάλλον τους, βελτιστοποιώντας έτσι τη συνολική απόδοσή τους σε δυναμικές καταστάσεις. Η παρούσα έρευνα συμβάλλει σημαντικά τόσο στις πρακτικές εφαρμογές όσο και στα θεωρητικά πλαίσια, εισάγοντας μια νέα προσέγγιση για τη διαχείριση αυτόνομων και ευφυών συστημάτων επόμενης γενιάς μέσω μεθόδων βασισμένων στην τεχνητή νοημοσύνη και τη γνωστική ανάλυση. Θέτει τις βάσεις για ισχυρά πλαίσια που ενισχύουν την προσαρμοστικότητα των αυτόνομων οχημάτων, εστιάζοντας στις εξελίξεις στην πλοήγηση, τον προσαρμοστικό σχεδιασμό διαδρομής και τη λήψη αποφάσεων σε πραγματικό χρόνο. Αντιμετωπίζοντας τις προκλήσεις που θέτουν οι δυναμικές και απρόβλεπτες συνθήκες σε εναέρια, υποβρύχια και χερσαία περιβάλλοντα, η παρούσα μελέτη προσφέρει ουσιαστικές γνώσεις που μπορούν να βελτιώσουν την προσαρμοστικότητα και την αποτελεσματικότητα αυτών των συστημάτων σε διάφορες εφαρμογές. Επιπλέον, η διατριβή δίνει έμφαση στον κοινωνικό αντίκτυπο και τις νομοθετικές πτυχές των αυτόνομων επιχειρήσεων, υπογραμμίζοντας την κρίσιμη ανάγκη συνεχούς ανάπτυξης για την προώθηση της αποδοχής, της υιοθέτησης και της εφαρμογής των αυτόνομων οχημάτων και των σχετικών τεχνολογιών σε διάφορα περιβάλλοντα. Αντιμετωπίζοντας αυτές τις προκλήσεις, δημιουργεί ένα θεμελιώδες πλαίσιο για την ασφαλή, αποτελεσματική και απρόσκοπτη ενσωμάτωση των αυτόνομων συστημάτων τόσο σε δημόσιους όσο και σε εμπορικούς τομείς, ανοίγοντας το δρόμο για την ευρεία ανάπτυξη και τη μακροπρόθεσμη υιοθέτησή τους. Καθώς οι εξελίξεις στον τομέα της αυτοματοποίησης στη βιομηχανία οχημάτων συνεχίζουν να εξελίσσονται με ταχείς ρυθμούς, η πορεία προς τα πλήρως αυτόνομα και έξυπνα συνδεδεμένα οχήματα παραμένει σύνθετη και πολύπλευρη, καθιστώντας αναγκαία τη σύγκλιση των τεχνολογικών καινοτομιών και της ανθρώπινης προοπτικής. Ως εκ τουτου, η υλοποίηση της πλήρους αυτονομίας είνα άρρηκτα συνδεδεμένη με την αποτελεσματική συνεργασία μεταξύ των αυτόνομων συστημάτων και των ανθρώπινων χειριστών. Τα αποτελέσματα αυτής της διδακτορικής διατριβής πραγματεύονται βασικές προκλήσεις στην αυτόνομη πλοήγηση, τη λήψη αποφάσεων σε πραγματικό χρόνο και την κοινωνική ενσωμάτωση, παρουσιάζοντας καινοτόμες λύσεις με στόχο τη βελτίωση της απόδοσης και της προσαρμοστικότητας του συστήματος. Με την ανάδειξη αυτών των βασικών πεδίων, η έρευνα συμβάλλει στην ανάπτυξη πιο αξιόπιστων και αποδοτικών αυτόνομων συστημάτων, διευκολύνοντας την αποδοχή και την ενσωμάτωσή τους στην καθημερινή ζωή, διασφαλίζοντας παράλληλα ότι ανταποκρίνονται στις ανάγκες και τις προσδοκίες της κοινωνίας.