Lima pria di sebuah ruangan di pinggiran Boston percaya bahwa mereka dapat mengubah dunia. Hal itu digambarkan sebagai “kecerdasan Amerika dalam aksi,” menurut pemimpin tim dan CEO Kanwar Singh.
Optimisme Singh di tengah dunia yang penuh kekacauan lahir dari kata-kata mantan Presiden John F. Kennedy: “Jangan bertanya apa negaramu bisa lakukan untukmu, tapi tanyakan apa yang bisa kamu lakukan untuk negaramu.” Singh melayani negaranya, baik sebagai kapten di Angkatan Darat AS (Garda Nasional Massachusetts) maupun saat memimpin perusahaan asal Massachusetts, Skyline Nav AI, Inc., yang sepenuhnya dimiliki oleh warga Amerika.
Ia mendirikan perusahaan tersebut pada tahun 2020, di tengah pandemi global dan sebelum konflik-konflik Ukraina, Gaza, dan Timur Tengah yang lebih luas. Singh yang berpendidikan di Harvard melihat selama masa dinasnya bahwa ancaman asing sudah mulai menjadi lebih canggih. Selama 12 bulan terakhir, ia telah menghabiskan waktu dengan mitra dan sekutu di tempat-tempat seperti Ukraina, Taiwan, Latvia, Polandia, dan Uni Emirat Arab, mengatakan, “Kamu bisa merasakan masa depan peperangan di udara.”
Secara khusus, kekhawatiran Singh berasal dari dampak Sistem Penentuan Posisi Global (GPS), bukan hanya dalam peperangan tetapi juga dalam kehidupan sehari-hari. Teknologi yang digunakan oleh miliaran orang mempunyai kelemahan seperti halnya perangkat modern lainnya.
Itulah yang memicu pendirian Skyline Nav AI, dan lebih detailnya teknologi Pathfinder yang bertujuan untuk menciptakan dunia yang kurang bergantung pada teknologi GPS yang mudah dimanipulasi oleh lawan dan aktor jahat.
“Ketika hal-hal menjadi sulit, ketika model visi komputer tidak berfungsi, ketika drone jatuh selama uji coba di lapangan, ketika jawaban yang mudah adalah menyerah—kami teringat pada Marinir di Fallujah pada tahun 2004, membersihkan jalan demi jalan di bawah tembakan, melawan bom rakitan dan peluncur roket, dan tetap maju,” kata Singh. “Kami memikirkan sebuah bangsa yang pernah menatap bulan, mendengar ‘tidak mungkin’ dan kemudian melakukannya juga, serta membawa setiap astronot pulang pada tahun 1960-an.”
Singh, meskipun sebagai kepala perusahaan, adalah anggota paling rendah bayar di timnya. Hal itu sengaja dilakukannya, dengan niat untuk memanfaatkan kepentingan ekuitasnya di perusahaan di masa depan. Saat pekerjaan berlanjut, demikian pula upaya Singh dan rekan-rekannya.
“Ini memberi saya kebahagiaan yang paling besar—ketika orang bisa mendapatkan kesempatan kerja dan datang bekerja, bersenang-senang, dan juga membuat karier yang berarti dari itu,” kata Singh.
Saya menghabiskan waktu dengan Singh dan timnya di daerah Boston yang lebih luas, melihat “kecerdasan Amerika dalam aksi.”
GPS: Titik Gagal Sebesar $100 Miliar
“Apa yang terjadi ketika titik biru yang kami anggap sebagai hal biasa di Google Maps menghilang?” tanya Singh kepada saya, berbicara tentang kegagalan GPS di dalam ruangan dengan ukuran sedikit lebih besar dari apartemen khas New York City.
Teknologi seperti itu telah umum selama sekitar dua dekade, katanya, beroperasi dari satelit sekitar 12.000 mil yang tidak selalu memberikan sinyal terkuat.
Sebuah studi tahun 2019 yang disponsori oleh Institut Standar dan Teknologi Nasional (NIST) menemukan bahwa pada waktu itu GPS telah menghasilkan sekitar $1,4 triliun manfaat sektor swasta ekonomi AS sejak sipil mulai menggunakannya pada tahun 1980-an. Singh dan timnya menyesuaikan studi itu untuk inflasi, menemukan bahwa blackout global saat ini akan mengakibatkan kerugian sekitar $100 miliar dalam 30 hari pertama, dengan $57 miliar dari total tersebut terjadi di AS saja.
“Bayangkan jika GPS menghilang di wilayah luas di dunia,” katanya. “Sebagian besar pesawat komersial bergantung pada GPS secara utama. Akan ada pembatalan penerbangan besar-besaran dan gangguan. Bisa juga terjadi tabrakan karena orang umumnya menggunakan GPS untuk menghindar dari tabrakan dan mendarat instrumen.”
Rusia bahkan telah menimbulkan kekhawatiran domestik di AS atas perkembangan senjata nuklir yang dilaporkan mereka kembangkan untuk ditempatkan di luar angkasa, yang diperingatkan Singh jika pernah terjadi bisa menjatuhkan konstelasi GPS AS dan menghasilkan puing antariksa yang dapat memiliki dampak negatif “tidak dalam beberapa dekade, tetapi selama berabad-abad.”
“Ketika Anda berbicara tentang hal-hal yang lebih rumit, lebih otomatis, ini adalah titik kegagalan tunggal,” kata Singh. “Perusahaan seolah-olah mengatakan, ‘Hey, GPS selalu ada. Ini gratis, berkat kedermawanan wajib pajak Amerika. Mari gunakan saja.’ Jadi, seluruh peradaban kita dibangun di atas GPS.”
Oleh karena itu, Singh dan timnya mengembangkan Pathfinder sebagai sistem navigasi independen dari GPS.
Pathfinder dan Pemadaman GPS
Pathfinder berguna bagi dunia yang ingin bergerak lebih dari sekadar menggunakan GPS.
Teknologi perangkat lunak independen GPS, “pasang dan mainkan,” menggunakan algoritma visi komputer dan dataset yang berbeda untuk membantu drone, kendaraan darat, perahu, dan pesawat menavigasi secara efektif tanpa ketergantungan pada GPS, sinyal seluler, atau Wi-Fi di udara, daratan, atau laut.
Pathfinder Edge, sebuah unit navigasi keras yang menjalankan perangkat lunak Pathfinder, tersedia untuk diadopsi dengan harga di bawah $1.000 daripada puluhan ribu dolar yang dikenakan oleh perusahaan lain hari ini untuk teknologi serupa.
“Menurut pengetahuan kami, tidak ada yang lain yang memiliki kemampuan ini yang bekerja baik di daratan dan udara di tempat lain di planet ini. Kami benar-benar menganggap ini sebagai permata mahkota untuk Amerika Serikat dan sekutu-sekutu kita.”
Pathfinder Edge dapat menerima masukan dari kamera terpasang dan Unit Pengukuran Inersial (IMU), yang terakhir adalah sensor elektronik yang dapat mengukur gaya, sudut, dan melacak gerak.
Pelanggan dan mitra Skyline Nav AI termasuk tetapi tidak terbatas pada Angkatan Udara AS, NASA, Angkatan Darat AS, BAE Systems, Kearfott Corporation, MassChallenge, MIT, dan Universitas Cornell.
Dampak dunia nyata dari teknologi seperti Pathfinder adalah untuk menghilangkan, atau paling tidak meminimalkan, dampak yang ditimbulkan oleh penjuru GPS—yang digunakan oleh para penjahat atau selama operasi militer untuk “mengganggu” atau menghentikan sinyal GPS yang lebih kuat dari sinyal satelit.
Pada dasarnya, hal tersebut menimbulkan kebingungan dan dapat menyebabkan kerapuhan dalam kampanye militer yang intens, seperti di Ukraina Timur di mana praktik tersebut telah menjadi lazim.
Singh menyerupai pemuatan dengan datang ke sebuah orkestra simfoni dan seseorang dengan sengaja menghancurkan semua nada. Pemerusak hari ini, meskipun ilegal, dapat dibeli di pasar gelap atau bahkan di situs seperti eBay.
Tindakan itu sendiri kembali ke Perang Dingin dan bagaimana Uni Soviet mantan memperkenalkan era perang elektronik yang menerima pembalasan dari Amerika Serikat, dengan teknologi milik mereka sendiri. Untuk menyesuaikan, Soviet, dan kemudian Rusia, mengembangkan teknologi pemerusak untuk mencoba tetap unggul atas AS.
Menuju perang Rusia-Ukraina yang dimulai pada Februari 2022, dan Rusia terus melakukan aktivitas pemerusakan sebagai taktik militer tetapi juga sebagai metode penyelamatan diri.
“Rusia tahu bahwa mereka tidak bisa melawan AS dan NATO,” kata Singh. “AS dan NATO memberikan amunisi langsung kepada Ukraina, tetapi [Rusia] tahu bahwa satu kegagalan utama dari hal-hal itu adalah karena semuanya bergantung pada GPS.”
“Dan jadi Rusia, untuk kebaikannya, telah menggunakan perang elektronik dengan signifikan dalam konflik Ukraina saat ini. Tetapi jika kita benar-benar melangkah mundur, percaya atau tidak… di puncak konflik di Irak dan Afghanistan, ada perang elektronik yang terjadi terhadap pasukan kami.”
Jika Anda “menyambungkan titik-titik,” kata Singh, teknologi perang elektronik kemungkinan disediakan kepada Al-Qaeda dan ISIS oleh musuh kita.
Bulan Agustus lalu, pesawat yang membawa Presiden Komisi Eropa Ursula von der Leyen terganggu saat mendarat di Bulgaria. Insiden tersebut menyebabkan tuduhan kepada Rusia.
Pemadaman vs. Pemalsuan
Ancaman terkait baik pemadaman maupun pemalsuan, dengan perbedaan yang ditunjukkan dalam nama mereka.
Pemadaman merujuk pada tindakan yang disengaja untuk merusak sinyal GPS dan mencegah individu atau pihak lain agar tidak mendapatkan akses yang diperlukan. Pemalsuan, di sisi lain, adalah teknik penipuan yang menggunakan sinyal palsu, menyebabkan penerima memiliki data yang salah.
Singh mengingatkan tentang apa yang terjadi musim panas lalu, di puncak 12 hari konflik antara Iran dan Israel, ketika orang bangun di Israel dan membuka Google Maps hanya untuk menemukan aplikasi tersebut menunjukkan mereka berada di Lebanon, Suriah, atau negara lain karena Israel memalsukan sinyal GPSnya sendiri.
“Jadi, jika mereka diserang oleh drone atau misil Iran, mereka tidak akan mendarat pada sasaran dengan Israel memalsukan sinyal GPS di daerahnya,” katanya. “Ini hal nyata. Itu agak gila apa yang kita lihat saat ini.”
Hal tersebut bahkan meluas ke perbatasan AS-Meksiko, menurut Singh, di mana kartel narkoba mencoba untuk mengecoh penegakan hukum domestik. “Kita sangat tidak siap sebagai negara dan peradaban untuk tingkatan aktivitas ini,” katanya.
Tetapi apa yang terjadi jika pemadaman terjadi? Nah, itu sebenarnya bisa diubah. Seperti yang dikatakan oleh seorang peneliti tim yang meminta anonimitas kepada saya, “Anda pergi mencari pemadam dan Anda katakan padanya untuk mematikannya dengan baik, dan jika mereka tidak mematikannya dengan baik, berani periksa dengan senjata.”
Menavigasi Lingkungan yang Tidak Dapat Diperoleh oleh GPS
“GPS adalah teknologi yang sangat menakjubkan dan kuat sehingga saya akan mengatakan bahwa itu benar-benar mustahil untuk bersaing dengan itu,” Stephan Koehler, seorang insinyur staf di Skyline Nav AI, mengatakan kepada saya. “Tetapi ada situasi di mana kami dapat berfungsi seperti GPS.”
“Dan ketika kami mengembangkan algoritma-algoritma kami, sensor kami, kami mendorong batasan-batasan itu lebih jauh lagi hingga kami dapat beroperasi di lingkungan tanpa GPS.”
Itu termasuk kemampuan untuk lebih baik menemukan posisi, seperti dalam kondisi temaram atau malam dengan bantuan kamera inframerah yang terjangkau. Batas-batas lain yang ditekan termasuk deteksi di daerah dengan objek yang sangat sedikit, katanya.
Koehler, yang sebelumnya mengajar fisika di Institut Teknologi Worcester, memperlihatkan kepada saya visualisasi komputer real-time tentang bagaimana memasukkan dataset berbeda dalam kondisi berbeda dapat membantu mengembangkan model prediktif yang lebih baik untuk navigasi independen dari GPS.
Sistem visual bergantung pada perangkat lunak dan keras. Di sinilah pengadaan elektronik dan rantai pasokan, jelas selain dari biaya, masuk dalam permainan.
“Kami mengembangkan algoritma cerdas untuk platform berbiaya rendah secara online,” kata Koehler. “Sasaran kami adalah beberapa ribu [dolar] dibandingkan dengan puluhan hingga ratusan ribu dolar. Jadi, kami menggunakan produk konsumen berstandar dan menggunakan algoritma canggih secara online untuk membangun solusi yang kompetitif.”
“Faktanya, ini adalah salah satu tantangan besar kami. Ketika saya bilang produk konsumen berstandar, benar-benar, kami juga perlu memiliki rantai pasokan yang stabil yang tidak bergantung pada barang murah yang keluar dari Asia.”
Sebagai contoh, Koehler dan perusahaannya telah menggunakan komponen yang diproduksi di Asia untuk tujuan pengujian internal tetapi bertujuan untuk menggunakan komponen buatan AS dan sekutu. Ada ketimpangan antara ketersediaan produk, pengiriman, dan biaya yang mempengaruhi operasi sehari-hari di Massachusetts dan banyak lokasi lainnya.
“Rantai pasokan pada barang-barang bagus juga sangat mahal dan [memiliki] tenggat waktu pengiriman yang sangat panjang, seperti minggu,” katanya. “Dan kami beroperasi dalam hitungan hari, bukan begitu?”
Dia menyebutkan keinginan tim untuk mendapatkan kamera inframerah gelombang panjang yang tertunda. Ternyata, itu adalah teknologi yang sama yang sedang diterapkan pada drone di Timur Tengah.
“Waktu tunggu Anda baru saja naik dari dua minggu menjadi, saya ingin mengatakan lima, tetapi kemungkinan lebih tinggi,” katanya tentang waktu tunggu yang diperpanjang. “Jadi, saat ini kami menggantikan celah dengan apa pun yang bisa kita dapatkan.”
Koehler mengatakan pemasok favorit mereka adalah Amazon karena memiliki pengiriman semalam, meskipun isu tersebut adalah sebagian besar produk-produk mereka berasal dari China, yang ia gambarkan sebagai “lumayan bagus, tetapi itu tidak cocok dengan model rantai pasokan kami.”
Oleh karena itu, mereka menggunakan produk-produk tersebut untuk prototyping sambil memesan, menunggu peralatan yang lebih berkualitas, lebih mahal, dengan waktu tunggu yang lebih lama.
Mata yang Memandang ke Bawah: Bagaimana Pathfinder Melihat dan Menavigasi
Koehler menjelaskan bahwa sensor utama Pathfinder Edge adalah kamera yang menghadap ke bawah yang mengenali lanskap dan gerakan.
Tim mendeskripsikannya sebagai lokalisasi mutlak dan odometri visual.
“Jadi, kami menghadap ke bawah, dan berdasarkan itu, visual, kami bisa mengetahui seberapa jauh kita telah pergi dan ke mana kita pergi, seperti odometer di mobil Anda,” kata Koehler.
Mereka juga menggunakan percepatanometer yang dapat membantu baik dalam lokalisasi maupun fusi. Dan jika atau ketika semuanya menjadi buruk, IMU dapat digunakan untuk penghitungan lambat, yang mengacu pada menghitung posisi saat ini berdasarkan posisi sebelumnya.
“Tetapi masalah dengan penghitungan lambat, terutama untuk IMU, adalah bahwa drift atau kesalahan berkembang kuadratis dengan waktu,” kata Koehler.
Dia menjelaskan bahwa seiring berjalannya waktu, ketidakakuratan tidak hanya berkembang tetapi berakselerasi. Jika sistem tersebut salah
