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中国工程院院士樊邦奎:当无人机遇到人工智能

2016-08-14 00:10
科技潮人
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  再简单的说一下,1991年的时候,海湾战争,第一次实时传输性无人机战争,1999年科索沃战争,SAR侦查无人机首次应用,2001年阿富汗战斗和03年伊拉克战争,察打无人机投入使用,03年到现在,美国全球反恐战斗,察打无人机。这是美国的超高速无人机,另一个是大飞机带上去的,实行分群作战。

  无人机的核心是控制,其自动化的发展主要是解决了飞行自动控制,还没有解决任务自主的问题。这就需要人工智能来解决,后面我在第二个问题来汇报这个问题。我认为,人工智能技术将是无人机下一阶段发展的颠覆性技术之首。我们搞无人机的,现在也很关注人工智能。

  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。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,智能协同是实现我们智能任务的途径。最后,要达成智能任务的这个目标。

  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,敏捷的机动,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,智能飞行的特点有这么几个。

  要具有感知和规避的能力,这上面有很多手段,可以用LAB(谐音),也可以用微波的雷达,也可以用光电,这几天大家都介绍了。这是智能的感知和规避,这是智能的基础。(PPT视频)这是我们国内做的,它能够贴壁定距飞行,在大桥下面进行检测飞行。二,要灵活容错,在飞行的过程中,掉了一个翅膀,或者是机翼损坏,缺少一个翅膀照样也能飞行,这叫容错。三,跟踪。这是最基本的,在飞行的过程中能跟踪任何一个目标,需要目标识别,包括跟踪技术。这个地方要做不同的跟踪,技术是不一样的。四,路径规划。这个我是用一个“鸟”,这个鸟叫“精鸟”,它自己能保证周围七个定距飞行,将来单个无人机的规划,一定要能做到随机来做。而且我后面讲协同的时候,需要各个协同的动作能像鸟一样进行随机的规划。

  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,在座的各位都是专家,我只是了解一点皮毛,也是班门弄斧。智能飞行技术,要有鲁棒性,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。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。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矗

  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。TED大讲堂讲的协同概念(PPT视频)美军海军要搞无人机分群,这里面的关键技术涉及到协同指挥控制。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来交互。

  智能任务。这是美军实战(PPT视频)现在无人机飞行能跟踪一个目标。但是,无人机自己做不到发现目标,给自己下达命令。美国参联会副主席指出,如今,无人机操作手坐在那里,连续几个小时盯着死亡电视,试图寻找目标或是看到某些东西在动或以确定它是一个目标,这是人力资源的浪费,是低效的。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,现在的体系结构是地面战做中心,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。电影《绝密飞行》的片断,它怎么做智能任务?空中加油,不让它进去,这个时候机器智能了,就能加上油,还把探头打掉。这个任务就是智能的完成了,不需要人去操作就知道怎么执行。这个地方所需要的,模式识别(语音、文字、图象)的学习控制,模式识别就是对图象识别,对人来讲,大家一眼就看出来,再怎么变化,都是苹果。但是要让机器来分析,就难了。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。第二个是人工神经网络的控制。看到这些画面都可以通过人工神经网络来产生控制型号。专家系统,规则控制。和专家系统结合起来,将来智能任务的时候,作为无人机来讲,尽管智能机器的深度学习非常重要,但是对于专家系统也很重要,它必须要并程起来才能实现智能任务。模糊集合的模糊控制。

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