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　　原文标题：无人机+人工智能：将带来什么？

　　原文链接：http://paper.cnwomen.com.cn/content/2017-04/11/037541.html

　　无人机已在航拍、农林、交通等各个领域有着非常广泛的应用，但基本都靠人工遥控，还未能实现自主控制工作。在无人机人工智能的研发上，仍有很多关键技术需要突破。

　　“这一技术在未来将能应用在边境、高原、偏远山区等人工巡查不到或不便的地方，从而实现人力的解放，使人的功能从操作转化为决策。”

　　2017年3月19日，北京理工大学宇航学院无人飞行器自主控制研究所“飞鹰队”， 在阿联酋首都阿布扎比举行的无人机及机器人领域国际顶级赛事——穆罕默德·本·扎耶德国际机器人挑战赛上，一举获得“无人机移动目标侦测及自主起降”项目冠军。消息一经传出，“飞鹰队”和那台拔得头筹的四旋翼无人机“飞鹰”立刻赢得了众多瞩目。

　　4月6日，中国妇女报·中华女性网记者来到北京理工大学宇航大楼，走进无人飞行器自主控制研究所，一睹“飞鹰”风采。

　　让无人机拥有“眼睛”和“大脑”

　　“无人机的自主控制技术就是无人机加人工智能，”北京理工大学无人飞行器自主控制研究所助理教授宋韬告诉记者，“这次比赛的宗旨，就是推进人工智能在无人机上的应用，进而推进无人机向自主控制更高等级迈进。”

　　通过宋韬展示的比赛录像视频记者看到，一辆电瓶车在跑道开始行驶后，以15公里/小时的速度飞行的“飞鹰”迅速定位目标，在目标电瓶车刚行驶到弯道时便平稳降落。

　　“大多数团队不喜欢在弯道降落，因为无人机容易被甩出去，但我们做过测试，在弯道降落需时最短，所以我们给‘飞鹰’下达的指令是只要捕获目标就直接降落。”宋韬说。这也正是“飞鹰”仅66秒便赢得比赛的重要原因之一。

　　记者眼前的“飞鹰”外表并不十分出众：这架轴距为650mm、总重量5斤左右的无人机，造型简洁轻巧，在四旋翼架构的中间部分，下方可以360度灵活转动捕捉目标的白色圆形摄像头是“飞鹰”的眼睛，上方用一层铝箔包裹着的正方形小盒则是飞鹰的“大脑”（机载计算机），侧面几根电线将“大脑”与GPS信号探测仪简单连接在一起。

　　虽然硬件都是市面上寻常可见的成品，但 “飞鹰队”自主研发的各种算法赋予了无人机初步的人工智能，让无人机开始拥有“视觉”和“判断”——下达任务后，只需按下起飞按钮，无人机便能自主分析目标的距离、速度、运动模式，进而跟随目标，最终自主地完成任务。

　　“在国际比赛上，我们这台无人机是最朴素的。”宋韬开玩笑地说。由于还不是成品，“飞鹰”的“眼睛”和“大脑”还都裸露在外，机身上的划痕和反复修补黏结过的痕迹仿佛在诉说它所经历的磨砺。

　　宋韬告诉记者，参加比赛的他国团队都带了近10架无人机，而匆忙参赛的“飞鹰队”只有这一台无人机具备比赛资格。这些团队来自包括麻省理工、帝国理工和苏黎世联邦理工这些响当当的世界名校。

　　为了确保“飞鹰”不因摔坏而丧失比赛资格，团队基于实验室的仿真设备进行了大量实验室条件下的仿真实验。“比如利用电脑控制的三轴转台模拟无人机飞行，对无人机控制系统进行验证，利用转台对视觉系统进行仿真，以及利用实验室的室内定位系统进行室内的无人机降落实验。”宋韬告诉记者，“我们一定是保证各个分系统在地面环境或实验室环境下非常可靠，再集合起来做飞行实验，这样实验的成功率就很高。”

　　让无人机像人一样去思考

　　步入研究所一间百平方米左右的室内实验室，记者看到：20台高高架起的摄像头对准场地中间的轨道和轨道上的电瓶车，“飞鹰”就曾在这里接受过比国际大赛更难的挑战：目标电瓶车在轨道上开始行驶后，支撑降落平台的柱子会上下不停移动，使得平台处于摇摆状态，这让“飞鹰”通过视觉在不断探测目标位置的同时还要探测目标姿态，以防降落时不能停稳，从而在跟随目标的同时还要自主预测平台何时适合平稳降落。

　　初步的人工智能犹如人类的幼年，而训练“飞鹰”识别目标的过程如同教小孩背书。宋韬告诉记者，“从视觉系统入手，我们需要无人机通过模拟人的神经网络识别目标车，通过向‘飞鹰’的‘眼睛’呈现目标车的各种照片，让它认识目标车在各种行驶情况下的状态。现在它的识图速度已经从最初的一秒钟十几张图提升到现在的30张图左右。”

　　书读百遍其义自见。“飞鹰”在接收到信息后也会有反馈，经过“大脑”处理后“飞鹰”会告诉研发人员，这是某种物体的概率为多少。

　　“从人类的角度来说，要实现从高空识别既定目标并找出、跟踪目标这一目的非常简单，但对无人机来说，在现有的技术水平下还是一个较大挑战。”宋韬表示，无人机的人工智能并非简单的飞行器与电脑联接，而是基于无人机自身控制特性的复杂联接，“最主要的是让无人机像人一样去思考。”

　　科幻电影离现实生活并不遥远

　　随着无人机技术的发展，无人机应用空间从传统的二维平面扩展到了三维立体，并已在航拍、农林、交通等各个领域有着非常广泛的应用，但基本都靠人工遥控，还未能实现自主控制工作。在无人机人工智能的研发上，仍有很多关键技术需要突破。

　　“有些地方的交警使用无人机时依赖于人的操作和目标识别，而未来无人机采用自主控制技术后，可以实现一键起飞一键着陆”，宋韬表示，无人机能在空中自主完成任务可以极大地降低人的操作负担，提高使用效率。

　　“具备智能的无人机在未来的智能交通中可以发挥更大作用。”宋韬表示，所谓智能交通，就是地面空中三维立体智能交通网，汽车无论在地面还是空中均为无人驾驶。

　　这一极具未来感的场景最早在法国导演吕克·贝松于1997年拍摄的电影《第五元素》中有过展现：所有汽车都由电脑网络控制，精准高速地行驶在互不干扰的各层空间上，而人类只需要告诉汽车你想去哪儿。

　　“电影里这一设想的实现从技术本身来说并不会特别久远了，未来的科技方向肯定是智能化，飞行自主就是智能化的初步阶段。”在宋韬看来，科幻大片中的场景对于现实生活中的我们来说，也许并不遥远。

　　只是目前，“飞鹰”充电一次的工作时长为20分钟，要想实现无人机的长效工作，还要实现无人机的感应充电功能。即“无人机可以自主找到充电设备进行充电，充电完毕后继续自主工作”。

　　在宋韬的设想下，未来“10架～20架无人机将组成巡查网络，能做到无人执行，24小时自动上传信息，如有问题会自动报警。这一技术在未来将能应用在边境、高原、偏远山区等人工巡查不到或不便的地方，从而实现人力的解放，使人的功能从操作转化为决策”。