智能无人机将改变产业模式

　　无人机是由动力驱动，机上无人驾驶，对可以重复使用的飞行器简称，“可重复使用”，它和导弹及其他的设备就区别开了。

　　什么是无人机系统，它是平台、载荷、数据链、信息处理设备、综合保障设备，是通过控制来执行飞行系统的。

　　机器人的本质就是机器，包含三个要素，一是传感器，也就是探测、感知。二是处理，也就是所谓的人工智能。三是根据各种环境和感知作出对环境的改变，也就是经常讲的执行。无人机也具备了这三个要素，因此无人机也称之为空中机器人，是机器人的一类。在近年来的机器人家族中，无人机是最火爆、技术最先进、普及率最高的机器人。

　　无人机自动化的发展历程

　　无人机，机上无人驾驶，主要通过地面操控，过去是用人来操纵飞行的，因此控制技术就是核心关键。那么，人类在无人机发展过程中经历了手动控制、半自动控制和全自动控制，下一步将是智能控制。

　　简单回顾一下手动控制阶段，以前是采用简单的陀螺仪来控制飞行器的稳定性。最早的时候，斯佩在演示陀螺原理时，将其第一次利用在无人机上，用电子管制造的无线电收发信息接受遥测指令，同时把遥控指令发上去。

　　早期的电子无线电，通过地面的雷达跟踪飞机的运行情况进行反馈从而控制无人机飞行，它不能做航迹规划，大多数都是用于做靶机的。

　　随着信息技术的快速发展，半自动控制出现了，采用陀螺导航系统来控制飞行器的稳定性，有各种陀螺。但现在发展的陀螺更多了，有光纤的，有激光的。通过地面的无线电收信息接受遥控指令，通过地面无线电系统确认无人机位置，能够进行地面规划航展，但不能空中修改开始执行的军事任务。

　　在1982年的贝卡谷地战役中，这是无人机在战场上使用的一个典型案例，控制技术在这里起了很重要的作用。在越南战争当中，美国出动了“火风”无人机，一共飞行了3435架次，获取了80%的空中侦查照片。

　　最后是我们现在的阶段，全自动时代。采用微信和惯性组合导航进行定位，也就是自主定位。以前很多定位是通过外定位，现在有了卫星导航以后，就能自主定位了。

　　利用专用的数据链进行遥控遥测，跟踪定位和信息传输。这是捕食者无人机数据链，很复杂，有C部端的电波，还有应急的特高段电波等。这时就能实时规划航线，用CPU、DSP等全数字化控制系统。

　　美国的X-47B，是在福特级航母上配套使用的无人机，可以在航母上实现自动起降。

　　大家经常听说的美国的“死神”无人机，现在的操作完全可以做到全自动进行起降。加上各种设备执行各种任务。无人机的核心是控制，其自动化的发展主要是解决飞行自动控制，还没有解决任务自主的问题。这就需要人工智能来解决。人工智能技术将是无人机下一阶段发展的颠覆性技术。

　　无人机对人工智能的需求

　　无人机系统的智能化和其他的有相同之处，也有不同之处。所以我认为，无人机的智能化要做到三个方面，第一个是智能飞行，第二个是智能协同，第三个是智能任务。智能飞行是基础，智能协同是实现智能任务的途径。

　　什么是智能飞行？我用一个简单的动画来解释，无人机快速下降，机动敏捷，怎么飞都行。规避障碍，能进行到社区，然后转换状态，从室内到室外。这个时候就需要有各种任务来完成。

　　对于智能飞行，人的大脑和小脑都在运行，无人机从飞行稳定到导航控制，都需要。实现智能飞行关键技术，智能感知和规避，侦察、探测、通信、传感器、智能路径规划，这里面用的都是人工智能比较流行的算法。基于神经网络各个节点上的反馈数据，用遗传算法解决。智能飞行技术，要有开放性、自主决策、智能学习的组合。

　　空域组合，空域也要智能化，这些才能适应无人机的快速发展。如果无人机产业化以后，无人机的航管像现在的航管，肯定是支撑不了的，空域的智能化也是必然的。比如智能飞行器、仿生飞行器、旋翼、固定机符合式飞机、变体飞行器、跨介质飞行器等。飞行器本身的布局也需要智能化来解决，所有这些东西构成了智能飞行的基础。

　　智能协同。一是执行任务时协同能力，利用共享跨领域UAS传感器传输信息。大动态、自组网通讯技术、控制飞行、任务规划和目标分配技术。协同态势生成语评估，也是在智能协同里面所需要解决的。它是智能协同非常重要的。协同路径规划，在前面单个规划的基础上还要协同规划。协同语义交互，大家都知道，将来的协同，无人机和无人机之间协同，无人机和有人机之间协同，无人机和其他无人系统之间也要协同，包括地面的控制系统。自然语言的机器理解真正使语义交互。

　　智能任务。这是美军实战现在无人机飞行能跟踪的一个目标。但是，无人机自己做不到发现目标以及给自己下达命令。

　　真正的最后，无人机要做到智能任务，也就是任务要由自己来判断，要改变无人机的体系结构，现在的体系结构是以地面战为中心，有很多人在操作，下一步，它的中心就要直接移到机上去，真正做到全自主的执行任务，这是终极目标。

　　未来的战斗将是机器战争，就是机器与机器之间打，就需要这个任务必须是智能的。将来在无人机发展过程中，如果能把语音、图象、文字这些东西都能够识别，对无人机控制来讲是非常重要的。

　　最后的阶段无人机一统天下

　　无人机一旦有了人工智能这个突破性的技术植入，它将会对无人机发展带来什么样的影响？空中飞行器的发展规律，过去有人机一统天下，我们现在的时代，无人机是有人机的重要补充。下一步，无人机与有人机相互协同依存。再往下走，有人机是无人机的重要补充，最后的阶段，一定是无人机一统天下。

　　既然无人机将一统天下，智能无人机将改变生活方式。用无人机送水，这是初级的。将来要做到什么地步呢？假如说库马教授喜欢喝茶，另一个人喜欢喝咖啡，这个时候大数据就起作用了，适配之后可以任意陪送过去，就可以适应机器服务。

　　无人机的智能化带来的为人服务的转型。这个是无人机爸爸，他的小孩要坚持自主去上学，但是他爸又不放心，怎么办呢？就给他带了一个无人机紧跟着他，现在还是机器的。下一步怎么办呢？这个小孩无论在大街上怎么走，这个无人机就可以跟着他走，能识别出来是他，而且还能跟他保持特定的距离，家长的手机上任何时候都可以看到他的孩子的状态。比如说，现在担心小孩外出被拐卖，放个无人机跟踪就可以解决。

　　人工智能将使人“换个角度看世界”，现在大型的比赛都是无人机在上面做实时转播。这个像鸭蛋一样的无人机，打开随时可以飞行。

　　智能无人机将改变产业模式，无人机将变身快递小哥，这个时代马上就要到来。目前，除了传统搞飞机的行业研究无人机，大家可以统计一下，现在世界上搞信息、互联网的，哪一家不在涉足无人机？无人机也是机器人未来的发展。

　　假如房子都是结构化的，将来无人机不能盖房子吗？智能无人机将改变战争形式。无人机的出现使得战略和战术的界限越来越模糊了，就出现了战略下士和战略士兵，战略下士只会战役行动，会调动很大的系统来打击这个目标。反过来，一个上将、中将，可以对一个很小的作战分队进行指挥，全方和后边呈现一体。

　　家家都有机器人，人人都有无人机的时代即将到来。

　　（本文根据中国工程院院士樊邦奎在“CCF-GAIR大会”上的演讲整理而成，未经本人确认。）

　　■中国工程院院士 樊邦奎

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