Un algoritmo di Intelligenza Artificiale aiuterà i controllori di volo a prevedere e gestire gli ingorghi con largo anticipo. Sarà sviluppato dal progetto ASTRA, in cui Deep Blue si occuperà di definire i requisiti dell’algoritmo e progettare un’interfaccia user-centered.
Ci sono un sacco di motivi che possono generare rompicapi per un controllore del traffico aereo, per cui un piano di volo non va come da programma: condizioni meteo improvvisamente sfavorevoli, problemi tecnici, ritardi non previsti che ne generano altri a cascata. Ognuno di questi imprevisti influisce sul traffico degli aerei, talvolta causando ingorghi in un determinato settore dello spazio di navigazione aerea. Questi hotspots devono essere anticipati e “risolti” dai Flow Management Position (FMP) il cui compito è proprio quello di tenere sotto controllo il flusso degli aerei comunicando al supervisore del controllore di volo (Air Traffic Control Officer Supervisor o ATCO Supervisor) la necessità di ritardare partenze oppure di aprire nuovi settori, in modo da evitare di gestire troppi aeromobili contemporaneamente, aumentando il carico di lavoro e il rischio incidenti.
Con gli strumenti attuali, gli FMP riescono a prevedere e risolvere gli hotspot con soli 20 minuti di anticipo. Si può fare di meglio, senza aumentare il carico di lavoro degli operatori e migliorando efficienza, sicurezza e sostenibilità del controllo del traffico aereo? Il progetto ASTRA (acronimo per AI-enabled tactical FMP hotspot prediction and resolution) è pronto a dimostrarlo. Finanziato con oltre un milione di euro nell’ambito del programma SESAR per riconfigurare lo spazio di volo europeo e la gestione del controllo di volo, il progetto è coordinato dall’Università di Malta mentre Deep Blue ha in carico la parte di ricerca e disegno sperimentale, oltre a coordinare le azioni di dissemination. Gli altri partner del consorzio sono l’azienda di consulenza spagnola Ingenav e le svizzere Skysoft-ATM (società di sviluppo di soluzioni innovative per la gestione del traffico aereo) e Skyguide (fornitore di servizi di navigazione aerea).
L’algoritmo che aiuta il gestore del flusso del traffico aereo e snellisce le comunicazioni
“ASTRA è un exploratory research project – spiega François Brambati, psicologo, company project manager e consulente Human Factors in Deep Blue – questo significa che il suo obiettivo è dimostrare se un’idea (un concetto) funziona e se ha potenziale per essere sviluppata”. L’idea in questione è un algoritmo, ASTRA per l’appunto, capace di predire gli hotspot del traffico aereo con un’ora di anticipo. “L’algoritmo di machine-learning che andremo a sviluppare grazie ai nostri partner tecnici Università di Malta e Skysoft-ATM non solo anticiperà gli hotspot, ma sarà anche in grado di suggerire agli FMP come evitarli”, aggiunge. È questa la parte davvero innovativa del progetto: ASTRA presenterà ai Flow Management Position soluzioni ottimali, sia considerando efficienza e sicurezza delle operazioni sia dal punto di vista ambientale, cioè tenendo conto di traiettorie e consumo di carburante degli aerei.
Gli FMP lavorano nei centri di controllo (Area Control Center o ACC) dei settori dello spazio aereo di loro responsabilità. “Lo spazio aereo svizzero, per esempio, è diviso in due settori, Zurigo e Ginevra, ognuno con i rispettivi Flow Management Position”, spiega Brambati. In generale, gli FMP di settori adiacenti comunicano tra loro ma il progetto vuole “ottimizzare” la catena di comunicazioni. In altre parole, l’algoritmo sarà in grado di prevedere un flusso di aerei troppo elevato per un determinato settore partendo dai dati di controllo del traffico aereo, non del settore adiacente ma di quello ancora prima. “Per esempio, gli FMP che operano nel Centro di Controllo Traffico Aereo di Ginevra sapranno se gli aerei in arrivo dalla Germania impatteranno negativamente sul traffico del loro settore – spiega lo psicologo – e in questo caso, invece di parlare con il settore adiacente, cioè Zurigo, potrebbero interfacciarsi direttamente con i colleghi tedeschi. In altre parole, non si dovrà più passare da Zurigo per un problema che dalla Germania interesserà Ginevra, mantenendo però Zurigo al corrente di tutto il processo”.
Il percorso verso il nuovo algoritmo per il gestore del flusso del traffico aereo
“Parlando con gli FMP e gli ATCO Supervisor di Ginevra e Zurigo abbiamo già raccolto bisogni e requisiti per la soluzione ASTRA – continua Brambati – la prima fase del progetto sarà proprio la validazione, che verrà fatta con esperti del settore, riguardo al concetto operativo e ai requisiti individuati”. Poi si passerà allo sviluppo dell’algoritmo che verrà “addestrato” con dati storici (dal 2018 a oggi) forniti da EUROCONTROL relativamente al flusso di traffico nello spazio aereo svizzero.
La fase successiva prevederà lo sviluppo dell’interfaccia che verrà disegnata tenendo conto delle indicazioni fornite dagli operatori in merito al tipo e alla quantità di informazioni da visualizzare sullo schermo, le modalità con cui farlo, le notifiche da presentare, ecc. Altro punto importante: quanto devono essere spiegabili le soluzioni offerte dall’algoritmo senza pregiudicare usabilità ed efficacia dello strumento? “Uno dei principali temi emersi dalle interviste con gli FMP e gli ATCO Supervisor è quello della fiducia o trust nell’Intelligenza Artificiale, che è una scatola nera poiché non conosciamo il processo decisionale della macchina – sottolinea Brambati – e infatti, una delle prime richieste avanzata dagli operatori è proprio che il tool sia in grado di spiegare perché viene fornita una determinata soluzione e qual è il suo impatto in termini di efficacia nell’ottimizzazione del traffico”.
Anche l’interfaccia, una volta sviluppata, sarà validata con i suoi end-user: gli FMP. Il progetto si concluderà nel 2025, quando si svolgerà la fase finale del test di ASTRA: una simulazione in real-time a Ginevra. “Cercheremo di condurre questa validazione con gli stessi Flow Management Position che hanno partecipato alle precedenti fasi del progetto in modo che possano avere la possibilità di testare il concept che hanno contribuito a sviluppare”, conclude Brambati. Concept che, se verrà implementato e sviluppato, contribuirà ad aumentare la capacità dei settori dello spazio aereo (cioè il numero di voli) senza pregiudicare sicurezza e senza aumentare il carico di lavoro di chi si occupa di monitorare e gestire il traffico nei cieli.
