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航空におけるAI:よりスマートな空港への滑走路

Abirami Vina

6 min read

2024年6月20日

航空分野におけるAIが空港のイノベーションをどのように推進し、業務をシームレスにしているかをご覧ください。AIが効率を高め、空の旅をどのように再定義しているかをご覧ください。

航空業界は、人や物を輸送することで世界をつないでいます。技術の進歩に伴い、旅行者は増加しています。今年、世界の旅客輸送量は94億人に達すると予想されています。空港運営の監視は、高額な遅延を回避し、乗客に不快な旅行体験をさせないために、これまで以上に重要になっています。 

空港における人工知能(AI)は、業務の効率化、効率の向上、および全体的な旅行体験の向上に役立ちます。この記事では、航空業界におけるAIのさまざまな応用について説明します。また、航空におけるAIの利点と、それに伴う課題についても見ていきます。それでは始めましょう!

航空分野ではAIはどのように活用されていますか?

機械学習、自然言語処理(NLP)、コンピュータビジョンといったさまざまなAI技術が、航空業界を変革しています。機械学習は、アルゴリズムを使用してパターンを識別し、予測を行います。フライトスケジュールの最適化、航空機のターンアラウンドタイムの改善、機器の故障を事前に予測するのに役立ちます。

図1. 航空業界でAIが応用できる分野。

コンピュータが人間の言語を理解して生成できるようにするNLPは、感情分析などのアプリケーションに使用できます。アンケート、ソーシャルメディア、顧客レビューからの乗客のフィードバックを分析することにより、NLPは航空会社と空港が顧客満足度を評価し、改善の余地がある領域を特定するのに役立ちます。

コンピュータビジョンにより、コンピュータは視覚データに基づいて解釈し、意思決定を行うことが可能になります。高度な監視システムで使用して、顔認識、行動分析、不審な活動の検出などのアプリケーションを通じてセキュリティを強化できます。これらは、航空分野におけるAIのほんの一例にすぎません。航空業界を変革するアプリケーションは他にもたくさんあります。これらのテクノロジーがこの分野にどのような影響を与えているかを見ていきましょう。

航空におけるAIの応用

これらのAIアプリケーションが航空をどのように再構築しているかをより明確に把握するために、いくつかの詳細な例を見てみましょう。アプリケーションの必要性、AIを使用して作成できるソリューション、およびその仕組みについて理解します。

航空機の着陸距離の計算にコンピュータビジョンを活用

航空分野におけるコンピュータビジョンの興味深い応用例として、航空機の着陸距離の計算があります。まだ一般的に使用されていませんが、コンピュータビジョンは計器が故障した場合のバックアップとして、また低視界状況での着陸を支援することができます。これにより、着陸手順がより安全かつ信頼性の高いものになります。従来使用されている無線信号を使用して着陸時に航空機を誘導する計器着陸システム(ILS)とは異なり、コンピュータビジョンは地上からのサポートを提供します。

物体検出は、AIモデルが画像またはビデオ内の物体を識別して位置を特定するコンピュータビジョンのタスクです。自動運転車からセキュリティシステムまで、さまざまなアプリケーションに不可欠です。この特定のアプリケーションでは、物体検出を使用して、航空機とその着陸地点を正確に識別できます。

Ultralytics YOLOv8は、たとえば、オブジェクト検出をサポートする高度なコンピュータビジョンモデルであり、これに使用できます。飛行機と着陸すべき場所を検出し、オブジェクトの周りにバウンディングボックスを描画できます。次に、バウンディングボックスの中心を使用して、2つのオブジェクト間のギャップを測定できます。

Fig 2. Ultralytics YOLOv8を使用して、航空機の着陸距離を計算。

これを既存の空港インフラストラクチャに統合するには、滑走路に沿って配置されたカメラから YOLOv8 モデルにリアルタイムでビデオデータを供給します。システムは着陸進入を継続的に監視し、正確な着陸距離に関する即時のフィードバックを航空管制官とパイロットに提供します。このシステムにより、困難な状況下でも航空機の着陸距離を計算するのが容易になります。

AIチャットボットが空港の顧客サービスをよりスマートにする

空港における大きな問題の1つは、カスタマーサポートの絶え間ない必要性です。乗客は、フライト情報、チェックインプロセス、空港内の移動に関する支援を必要とすることがよくあります。これにより、スタッフが圧倒され、待ち時間が長くなる可能性があります。GPT-4oのようなNLPおよび大規模言語モデル(LLM)を使用して構築されたAIチャットボットは、優れたソリューションになります。

Fig 3. 乗客はAIチャットボットを使用して、航空会社関連の問い合わせを行っています。

NLPとLLMにより、チャットボットは人間の言語を理解し、生成することができます。乗客と自然で会話的な方法でやり取りできます。空港では、これらのチャットボットはトレーニングデータから得られた豊富な知識を備えているため、さまざまなタスクを効率的に管理できます。乗客はチャットボットを使用して、リアルタイムのフライト情報を取得したり、空港施設に関する質問に答えたり、予約やチェックインプロセスを支援したり、食事やショッピングのおすすめを提供したりできます。

AI対応の手荷物処理システム

空港におけるAIは、チェックイン手荷物の輸送と回収のプロセスをより効率的にし、手荷物紛失の可能性を減らすことができます。空港は、コンピュータビジョンや機械学習などの最先端技術を使用して、手荷物の仕分け、追跡、管理を効率化できます。 

Ultralytics YOLOv8は、オブジェクト追跡インスタンスセグメンテーションをサポートしており、このアプリケーションに適しています。オブジェクト追跡を使用すると、各荷物がチェックインされてから航空機に積み込まれるまで、その動きを追跡できます。継続的な監視は、間違いを防ぎ、すべてのバッグが目的地に確実に到着するのに役立ちます。

Fig 4. Ultralytics YOLOv8を使用した手荷物搭載の監視。

インスタンスセグメンテーションは、手荷物一つ一つを個別に識別し、区別するのに役立ちます。これは、コレクションカルーセル上の手荷物を数えるなどのタスクに役立ちます。AI対応の手荷物処理システムは、カルーセルに置かれた手荷物の数と、乗客がそれらを受け取る数を追跡できます。このタイプの監視により、航空会社は手荷物が未請求のまま残されることがなく、すべての乗客が手荷物を受け取ることを保証できます。

Fig 5. Ultralytics YOLOv8を使用して、コレクションカルーセル上の荷物をカウントします。

YOLOv8のようなコンピュータビジョンモデルを手荷物処理に統合すると、これらのプロセスをより効率的かつ正確にすることができます。リアルタイムの監視とデータ収集は、ミスの削減、紛失手荷物の最小化、および乗客の満足度の向上に役立ちます。これらのタスクを自動化することにより、空港スタッフはより重要なタスクに集中して、空港全体の効率を向上させることができます。

空港の地上業務を監視する

コンピュータビジョンを使った手荷物取扱いの監視について検討しましたが、それは地上業務の一側面にすぎません。地上業務に関する他の無数の洞察を監視・追跡することで、遅延が発生している箇所を特定できます。遅延を特定して排除することで、損失を減らし、全体的な効率を向上させることができます。 

燃料補給やメンテナンスから、ケータリングサービス、ランプの安全性まで、コンピュータビジョンシステムは、カメラとセンサーを使用して地上業務を監視できます。これらのシステムは、視覚データを分析して問題を特定し、ワークフローを合理化し、安全規則が守られていることを確認します。時間の経過とともに、これらの洞察は空港が業務を継続的に改善するのに役立ち、よりスムーズで安全、かつ最適化された地上処理プロセスにつながります。

図6:コンピュータビジョンを使用した地上業務の監視。

航空におけるAIの利点

AIは、オペレーションの効率化、安全性の向上、そして乗客へのより良いサービスの提供を通じて、航空業界に変化をもたらしています。AIは、さまざまなタスクを自動化および最適化することにより、航空会社や空港の運営を円滑にし、コストを削減します。航空業界におけるAI活用の主な利点をいくつかご紹介します。

  • リアルタイムデータ分析: 大量のデータセットを迅速に分析する機能により、AIはより多くの情報に基づいた意思決定のためのリアルタイムの洞察を提供します。
  • 最適化された飛行経路: AIは、より効率的な飛行経路の計画を支援し、燃料を節約し、移動時間を短縮します。
  • 合理化されたセキュリティ: AIを活用したセキュリティシステムは、脅威をより迅速かつ正確に検出して、空港全体のセキュリティを強化できます。
  • パーソナライズされた乗客体験: サービスやアメニティに対するパーソナライズされたレコメンデーションは、乗客の全体的な旅行体験を向上させることができます。

空港におけるAI導入の課題

空港にAIアプリケーションを実装する際には、さまざまな障害が発生する可能性があります。よく知られている課題としては、高額なインフラコスト、データプライバシー、倫理的な問題、レガシーシステムとの統合などが挙げられます。しかし、これらの課題は他の業界でも発生します。航空業界には、この分野特有の課題があります。

航空分野では、AIシステムの信頼性と安全性を確保することが重要です。AIは厳格な基準を満たし、多くのテストを経る必要があります。なぜなら、わずかな不具合でも重大な結果につながる可能性があるからです。もう1つの課題は、さまざまな空港環境への適応が難しいことです。空港は、あらゆる種類の気候、さまざまなレベルの旅客トラフィック、および航空機の種類で機能します。AIシステムは、これらの多様な条件に対処する必要があります。また、規制機関や業界関係者からの承認を得ることは困難です。AIシステムは厳格な安全規制に従う必要があり、これによりAIソリューションの開発と展開のプロセスが遅れる可能性があります。航空会社、空港運営者、および乗客にAIが信頼でき、有益であることを納得させるには、安全性と効率を向上させるために実際に機能することを証明するための多くの努力が必要です。

航空における AI の未来

AI技術が向上し続けるにつれて、効率、安全性、乗客体験がさらに向上することが期待できます。たとえば、シンガポールのチャンギ空港では、AIを活用した入国管理システムが使用されており、乗客は1分以内に通過できます。また、自律航空機の研究も進められており、AIはナビゲーションと意思決定において大きな役割を果たしています。航空のさまざまな部分にAIを統合することで、現在の運用が改善されるだけでなく、まだ考えも及ばない新しい革新的なソリューションにつながるでしょう。

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