（原標(biāo)題：AIR 042 ｜ 中國工程院院士樊邦奎：當(dāng)無人機(jī)遇到人工智能）
13號(hào)下午，CCF－GAIR大會(huì)迎來“機(jī)器人與無人機(jī)專場”的第五場演講，中國工程院院士，中國人民解放軍專業(yè)技術(shù)少將，美國高級(jí)訪問學(xué)者，博士后導(dǎo)師，國內(nèi)勘察無人機(jī)和無人機(jī)作戰(zhàn)領(lǐng)域底層技術(shù)專家和奠基人，樊邦奎教授為我們帶來了題為《無人機(jī)與人工智能初探》的主題演講。
樊邦奎教授首先回顧了無人機(jī)自動(dòng)化的發(fā)展歷程，然后分析了無人機(jī)對(duì)人工智能技術(shù)的各種需求，最后針對(duì)無人機(jī)＋人工智能相互結(jié)合的未來進(jìn)行了展望。
樊邦奎教授表示，無人機(jī)自動(dòng)化經(jīng)歷了如下3個(gè)發(fā)展階段：
1.以陀螺儀控制和基礎(chǔ)雷達(dá)導(dǎo)航為技術(shù)核心的手動(dòng)控制時(shí)代；
2.以慣性導(dǎo)航系統(tǒng)控制和地面無線電定位系統(tǒng)為技術(shù)核心的半自動(dòng)控制時(shí)代；
3.最后到達(dá)了今天的以衛(wèi)星／慣性組合方式實(shí)現(xiàn)自我導(dǎo)航，利用專用數(shù)據(jù)鏈遙控和跟蹤定位，可實(shí)時(shí)修改空中航線的自動(dòng)化無人機(jī)時(shí)代。
雖然我們已經(jīng)迎來了無人機(jī)自動(dòng)化時(shí)代，但是樊邦奎教授認(rèn)為：無人機(jī)的核心是控制系統(tǒng)，自動(dòng)化的確解決了無人機(jī)的自動(dòng)控制問題，但是對(duì)于使用者更有意義的任務(wù)自主化問題卻沒有提供幫助，而這一點(diǎn)正是無人機(jī)需要人工智能的原因。
對(duì)于無人機(jī)對(duì)人工智能的需求點(diǎn)，樊邦奎教授認(rèn)為主要分為如下3個(gè)部分：
1.智能飛行。其中包括了感知與規(guī)避，靈活容錯(cuò)，目標(biāo)跟蹤，路徑規(guī)劃等具體功能，涉及到的技術(shù)關(guān)鍵在于飛行時(shí)的智能控制、空域的靈活整合和完備的環(huán)境適應(yīng)。
2.智能協(xié)同。其中包括了執(zhí)行任務(wù)協(xié)同和位置共享等具體功能，涉及到協(xié)同指揮控制、協(xié)同態(tài)勢生成與評(píng)估，協(xié)同語意交互等技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。
3.智能任務(wù)。即無人機(jī)可以自主判斷下一步需要做什么，然后自己給自己下達(dá)命令。其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括語音、文字和圖像的模式識(shí)別控制，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)控制和模糊集合的模糊控制等技術(shù)關(guān)鍵。
關(guān)于無人機(jī)＋人工智能的未來，樊邦奎教授表示：從前是有人機(jī)的時(shí)代，今天是無人機(jī)和有人機(jī)相互協(xié)作互補(bǔ)的時(shí)代，而未來，將會(huì)是屬于無人機(jī)的時(shí)代。更具體地講，無人機(jī)將從以下3個(gè)方面影響我們的未來：
1.智能化無人機(jī)將改變?nèi)藗兊纳罘绞?，例如無人機(jī)送快遞等。
2.智能化無人機(jī)將改變產(chǎn)業(yè)模式，例如自動(dòng)化無人機(jī)工業(yè)生產(chǎn)等。
3.智能化無人機(jī)將改變未來的戰(zhàn)爭形式，例如美國的死神號(hào)和捕食者號(hào)等無人偵查機(jī)和轟炸機(jī)。
最后，樊邦奎教授說：“未來將是一個(gè)家家都有機(jī)器人，人人都有無人機(jī)的時(shí)代”，而我們也注定將與這些智能化產(chǎn)品共存。
以下是演講實(shí)錄：
尊敬的各位嘉賓，下午好。非常高興，也非常榮幸來到協(xié)會(huì)組織的峰會(huì)。首先，感謝高院士給我這個(gè)機(jī)會(huì)來匯報(bào)一下關(guān)于無人機(jī)與人工智能的發(fā)展情況。其實(shí)我對(duì)人工智能是個(gè)小學(xué)生的程度，但是感覺到人工智能將會(huì)對(duì)無人機(jī)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用，可以說是列為顛覆性技術(shù)之首。我這個(gè)花甲之年也向年輕人學(xué)習(xí)，趕一個(gè)時(shí)髦，今天也來談一談人工智能。接下來從三個(gè)方面進(jìn)行匯報(bào)。第一，簡單回顧一下無人機(jī)在自動(dòng)化過程中的發(fā)展歷程；第二，談一談無人機(jī)對(duì)人工智能的技術(shù)需求；第三，談一談無人機(jī)一旦有了人工智能，將會(huì)對(duì)未來的社會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響。
無人機(jī)是由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，機(jī)上無人駕駛，可以重復(fù)使用的飛行器簡稱，“可重復(fù)使用”，它和導(dǎo)彈及其他的設(shè)備就區(qū)別開了。什么是無人機(jī)系統(tǒng)，是平臺(tái)、載荷、數(shù)據(jù)鏈，信息處理設(shè)備，綜合保障設(shè)備，是通過控制來執(zhí)行飛行系統(tǒng)的。機(jī)器人的本質(zhì)就是機(jī)器，包含三個(gè)要素，一是傳感器，也就是探測，感知。第二是處理，所謂的人工智能；第三，根據(jù)各種環(huán)境和感知作出對(duì)環(huán)境的改變，也就是經(jīng)常講的執(zhí)行。無人機(jī)也具備了這三個(gè)要素，因此無人機(jī)也稱之為空中機(jī)器人，講無人機(jī)，它其實(shí)也是機(jī)器人的一類。在近年機(jī)器人家族中，無人機(jī)是最火爆的，技術(shù)最先進(jìn)的，是普及率最高的機(jī)器人。
無人機(jī)自動(dòng)化的發(fā)展歷程，無人機(jī)是機(jī)上無人駕駛，主要是通過地面操控，過去是用人來操縱飛行的，因此控制技術(shù)就是核心關(guān)鍵。那么，人類在無人機(jī)發(fā)展過程中經(jīng)歷了手動(dòng)控制，半自動(dòng)控制和全自動(dòng)控制，下一步將是智能控制。簡單回顧一下手動(dòng)控制階段，以前采用簡單的陀螺儀來控制飛行器的穩(wěn)定性，這是最早的時(shí)候斯佩在演示陀螺原理利用在第一家無人機(jī)上，是用電子管制造的無線電收發(fā)信息接受遙測指令，同時(shí)把遙控指令發(fā)上去。早期的電子無線電，通過地面的雷達(dá)跟蹤飛機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行反饋從而控制無人機(jī)飛行，它不能做航跡規(guī)劃，大多數(shù)都是用于做靶機(jī)的。
隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，半自動(dòng)控制出現(xiàn)了，采用陀螺導(dǎo)航系統(tǒng)來控制飛行器的穩(wěn)定性，有各種陀螺。但現(xiàn)在發(fā)展的陀螺更多了，有光纖的，有激光脫落。通過地面的無線電收信息接受遙控指令，通過地面無線電系統(tǒng)確認(rèn)無人機(jī)位置，能夠地面規(guī)劃航展，但不能空中修改開始執(zhí)行軍事任務(wù)，1982年的貝卡谷地戰(zhàn)役中，這是無人機(jī)在戰(zhàn)場上使用的一個(gè)典型經(jīng)歷，也是控制技術(shù)在這里面起了很重要的作用。在越南戰(zhàn)斗當(dāng)中，美國出動(dòng)了“火風(fēng)”無人機(jī)，一共飛行了3435架次，獲取了80%的空中偵查照片。
最后進(jìn)行了我們現(xiàn)在的階段，或者是稍早一點(diǎn)全自動(dòng)時(shí)代。采用微信和慣性組合導(dǎo)航進(jìn)行定位，就自主定位。以前很多定位是通過外定位，現(xiàn)在有了衛(wèi)星導(dǎo)航以后，就能自主定位了。利用專用的數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行遙控遙測，跟蹤定位和信息傳輸。這是捕食者無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈，很復(fù)雜，有C部端的電波，還有應(yīng)急的特高段電波等等，這樣的話就得到很大的發(fā)展。這個(gè)時(shí)候就能實(shí)時(shí)規(guī)劃航線，用CPU、DSP等全數(shù)字化控制系統(tǒng)。這是美國的X-47B，是在伏特計(jì)航母上配套使用的無人機(jī)，可以在航母上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)起降。右邊就是大家經(jīng)常聽說的美國的“死神”無人機(jī)，現(xiàn)在的操作完全可以做到全自動(dòng)進(jìn)行起降。加上各種設(shè)備執(zhí)行各種任務(wù)，這里就不詳說。
再簡單的說一下，1991年的時(shí)候，海灣戰(zhàn)爭，第一次實(shí)時(shí)傳輸性無人機(jī)戰(zhàn)爭，1999年科索沃戰(zhàn)爭，SAR偵查無人機(jī)首次應(yīng)用，2001年阿富汗戰(zhàn)斗和03年伊拉克戰(zhàn)爭，察打無人機(jī)投入使用，03年到現(xiàn)在，美國全球反恐戰(zhàn)斗，察打無人機(jī)。這是美國的超高速無人機(jī)，另一個(gè)是大飛機(jī)帶上去的，實(shí)行分群作戰(zhàn)。
無人機(jī)的核心是控制，其自動(dòng)化的發(fā)展主要是解決了飛行自動(dòng)控制，還沒有解決任務(wù)自主的問題。這就需要人工智能來解決，后面我在第二個(gè)問題來匯報(bào)這個(gè)問題。我認(rèn)為，人工智能技術(shù)將是無人機(jī)下一階段發(fā)展的顛覆性技術(shù)之首。我們搞無人機(jī)的，現(xiàn)在也很關(guān)注人工智能。
無人機(jī)對(duì)人工智能的需求。無人機(jī)系統(tǒng)的智能化和其他的有相同之處，也有不同之處。我認(rèn)為，無人機(jī)的智能化要做到三個(gè)方面，第一個(gè)是智能飛行，第二個(gè)是智能協(xié)同，第三個(gè)是智能任務(wù)。智能飛行是基礎(chǔ)，智能協(xié)同是實(shí)現(xiàn)我們智能任務(wù)的途徑。最后，要達(dá)成智能任務(wù)的這個(gè)目標(biāo)。
什么是智能飛行？我用一個(gè)簡單的動(dòng)畫來解釋，無人機(jī)快速下降，敏捷的機(jī)動(dòng)，怎么飛都行。規(guī)避障礙，能進(jìn)行到社區(qū)，然后轉(zhuǎn)換狀態(tài)，從室內(nèi)到室外。這個(gè)時(shí)候就需要有各種任務(wù)來完成，智能飛行的特點(diǎn)有這么幾個(gè)。
要具有感知和規(guī)避的能力，這上面有很多手段，可以用LAB，也可以用微波的雷達(dá)，也可以用光電，這幾天大家都介紹了。這是智能的感知和規(guī)避，這是智能的基礎(chǔ)。目前我們國內(nèi)做的一款無人機(jī)，它能夠貼壁定距飛行，在大橋下面進(jìn)行檢測飛行。二，要靈活容錯(cuò)，在飛行的過程中，掉了一個(gè)翅膀，或者是機(jī)翼損壞，缺少一個(gè)翅膀照樣也能飛行，這叫容錯(cuò)。三，跟蹤。這是最基本的，在飛行的過程中能跟蹤任何一個(gè)目標(biāo)，需要目標(biāo)識(shí)別，包括跟蹤技術(shù)。這個(gè)地方要做不同的跟蹤，技術(shù)是不一樣的。四，路徑規(guī)劃。這個(gè)我是用一個(gè)“鳥”，這個(gè)鳥叫“精鳥”，它自己能保證周圍七個(gè)定距飛行，將來單個(gè)無人機(jī)的規(guī)劃，一定要能做到隨機(jī)來做。而且我后面講協(xié)同的時(shí)候，需要各個(gè)協(xié)同的動(dòng)作能像鳥一樣進(jìn)行隨機(jī)的規(guī)劃。
對(duì)于智能飛行，人的大腦和小腦都在運(yùn)行，無人機(jī)從飛行穩(wěn)定到導(dǎo)航控制，都需要。實(shí)現(xiàn)智能飛行關(guān)鍵技術(shù)，智能感知和規(guī)避，偵察、探測、通信，傳感器，智能路徑規(guī)劃，這里面用的都是人工智能比較流行的算法?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的反饋數(shù)據(jù)，用遺傳算法解決，在座的各位都是專家，我只是了解一點(diǎn)皮毛，也是班門弄斧。智能飛行技術(shù)，要有魯棒性，開放性，自主決策，智能學(xué)習(xí)的組合?？沼蚪M合，空域也要智能化，這些才能適應(yīng)無人機(jī)的快速發(fā)展。如果無人機(jī)產(chǎn)業(yè)化以后，無人機(jī)的航管像現(xiàn)在的航管，肯定是支撐不了的，空域的智能化也是必然的。智能飛行器，仿生飛行器，旋翼，固定機(jī)符合式飛機(jī)，變體飛行器，跨介質(zhì)飛行器。飛行器本身的布局也需要智能化來解決，所有這些東西構(gòu)成了智能飛行的基礎(chǔ)。
智能協(xié)同。一是執(zhí)行任務(wù)時(shí)協(xié)同能力；利用共享跨領(lǐng)域UAS傳感器傳輸信息。美軍海軍要搞無人機(jī)分群，這里面的關(guān)鍵技術(shù)涉及到協(xié)同指揮控制。大動(dòng)態(tài)、自組網(wǎng)通訊技術(shù)，控制飛行，任務(wù)規(guī)劃和目標(biāo)分配技術(shù)。協(xié)同態(tài)勢生成語評(píng)估，也是在智能協(xié)同里面所需要解決的。它是智能協(xié)同非常重要的。協(xié)同路徑規(guī)劃，在前面單個(gè)規(guī)劃的基礎(chǔ)上還要協(xié)同規(guī)劃。協(xié)同語義交互，大家都知道，將來的協(xié)同，無人機(jī)和無人機(jī)之間協(xié)同，無人機(jī)和有人機(jī)之間協(xié)同，無人機(jī)和其他無人系統(tǒng)之間也要協(xié)同，包括地面的控制系統(tǒng)。自然語言的機(jī)器理解真正使語義來交互。
智能任務(wù)。這是美軍實(shí)戰(zhàn)現(xiàn)在無人機(jī)飛行能跟蹤一個(gè)目標(biāo)。但是，無人機(jī)自己做不到發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，給自己下達(dá)命令。美國參聯(lián)會(huì)副主席指出，如今，無人機(jī)操作手坐在那里，連續(xù)幾個(gè)小時(shí)盯著死亡電視，試圖尋找目標(biāo)或是看到某些東西在動(dòng)或以確定它是一個(gè)目標(biāo)，這是人力資源的浪費(fèi)，是低效的。真正的最后，無人機(jī)要做到智能任務(wù)，也就是任務(wù)要由自己來判斷，要改變無人機(jī)的體系結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在的體系結(jié)構(gòu)是地面戰(zhàn)做中心，有很多人在操作，下一步，它的中心就要直接移到機(jī)上去，真正做到全自主的執(zhí)行任務(wù)，這是終極目標(biāo)。未來的戰(zhàn)斗將是機(jī)器戰(zhàn)爭，就是機(jī)器與機(jī)器之間打，就需要這個(gè)任務(wù)必須是智能的。電影《絕密飛行》中，它怎么做智能任務(wù)？空中加油，不讓它進(jìn)去，這個(gè)時(shí)候機(jī)器智能了，就能加上油，還把探頭打掉。這個(gè)任務(wù)就是智能的完成了，不需要人去操作就知道怎么執(zhí)行。這個(gè)地方所需要的，模式識(shí)別（語音、文字、圖象）的學(xué)習(xí)控制，模式識(shí)別就是對(duì)圖象識(shí)別，對(duì)人來講，大家一眼就看出來，再怎么變化，都是蘋果。但是要讓機(jī)器來分析，就難了。將來在無人機(jī)發(fā)展過程中，如果能把語音、圖象、文字這些東西都能夠識(shí)別，對(duì)無人機(jī)控制來講是非常重要的。第二個(gè)是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制?？吹竭@些畫面都可以通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來產(chǎn)生控制型號(hào)。專家系統(tǒng)，規(guī)則控制。和專家系統(tǒng)結(jié)合起來，將來智能任務(wù)的時(shí)候，作為無人機(jī)來講，盡管智能機(jī)器的深度學(xué)習(xí)非常重要，但是對(duì)于專家系統(tǒng)也很重要，它必須要并程起來才能實(shí)現(xiàn)智能任務(wù)。模糊集合的模糊控制。
對(duì)未來的展望。無人機(jī)一旦有了人工智能這個(gè)突破性的技術(shù)植入，它將會(huì)對(duì)無人機(jī)發(fā)展帶來什么樣的影響？空中飛行器的發(fā)展規(guī)律，過去有人機(jī)一統(tǒng)天下，我們現(xiàn)在的時(shí)代，無人機(jī)是有人機(jī)的重要補(bǔ)充；下一步，無人機(jī)與有人機(jī)相互協(xié)同依存；再往下走，有人機(jī)是無人機(jī)的重要補(bǔ)充，最后的階段，一定是無人機(jī)一統(tǒng)天下。
既然無人機(jī)將一統(tǒng)天下，智能無人機(jī)將改變生活方式。用無人機(jī)送水，這是初級(jí)的。將來要做到什么地步呢？假如說庫馬教授喜歡喝茶，另一個(gè)人喜歡喝咖啡，這個(gè)時(shí)候大數(shù)據(jù)就起作用了，適配之后可以任意陪送過去，就可以適應(yīng)機(jī)器服務(wù)。無人機(jī)的智能化帶來的為人服務(wù)的轉(zhuǎn)型。這個(gè)是無人機(jī)爸爸，他的小孩要堅(jiān)持自主去上學(xué)，但是他爸又不放心，怎么辦呢？就給他帶了一個(gè)無人機(jī)緊跟著他，現(xiàn)在還是機(jī)器的。下一步怎么辦呢？這個(gè)小孩無論在大街上怎么走，這個(gè)無人機(jī)就可以跟著他走，能識(shí)別出來是他，而且還能跟他保持特定的距離，家長的手機(jī)上任何時(shí)候都可以看到他的孩子的狀態(tài)。比如說，現(xiàn)在擔(dān)心小孩外出被拐賣，放個(gè)無人機(jī)跟蹤就可以解決。這是舉例子。
人工智能將使人“換個(gè)角度看世界”，現(xiàn)在大型的比賽都是無人機(jī)在上面做實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)播。這個(gè)像鴨蛋一樣的無人機(jī)，打開隨時(shí)可以飛行。智能無人機(jī)將改變產(chǎn)業(yè)模式，無人機(jī)將變身快遞小哥，這個(gè)時(shí)代馬上就要到來。目前，除了傳統(tǒng)搞飛機(jī)的行業(yè)研究無人機(jī)，大家可以統(tǒng)計(jì)一下，現(xiàn)在世界上搞信息、互聯(lián)網(wǎng)的，哪一家不在涉足無人機(jī)？有任何一家國際的，包括國內(nèi)的大公司，搞信息的，不涉及無人機(jī)嗎？目前來講，無人機(jī)也是機(jī)器人未來的發(fā)展，如果不在這個(gè)領(lǐng)域涉足的話，怎么好說呢？最近單位在北京后場村路最近火了一把，對(duì)面就是軟件園的一期、二期，這個(gè)后場村路非常有名，有名的搞信息的都在這個(gè)軟件園，一問，如果不在這里落戶，都不好意思說是搞互聯(lián)網(wǎng)的。后來很多年以后，公司不搞無人機(jī)的怎么搞信息技術(shù)。今年的3月25日，美國把內(nèi)華達(dá)州的一個(gè)市列為第一個(gè)無人機(jī)快遞服務(wù)城市試點(diǎn)，隨著低空放開，這一塊業(yè)務(wù)肯定會(huì)發(fā)展。
假如房子都是結(jié)構(gòu)化的，將來無人機(jī)不能蓋房子嗎？智能無人機(jī)將改變戰(zhàn)爭形式，這也是奧巴馬的軍事顧問辛格說的，無人機(jī)為代表的機(jī)器戰(zhàn)爭將改變五千年的戰(zhàn)爭形式。無人機(jī)的出現(xiàn)使得戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)的界限越來越模糊了，就出現(xiàn)了戰(zhàn)略下士和戰(zhàn)略士兵，戰(zhàn)略下士只會(huì)戰(zhàn)役行動(dòng)，會(huì)調(diào)動(dòng)很大的系統(tǒng)來打擊這個(gè)目標(biāo)。反過來，一個(gè)上將、中將，可以對(duì)一個(gè)很小的作戰(zhàn)分隊(duì)進(jìn)行指揮。前方和后邊呈現(xiàn)一體，這是美國阿富汗戰(zhàn)爭和伊拉克戰(zhàn)爭使用無人機(jī)的情況，真正的控制站是在美國內(nèi)華達(dá)州的基地，是通過衛(wèi)星任務(wù)實(shí)現(xiàn)遙控戰(zhàn)爭。
智能化將使分群作戰(zhàn)成為可能。美軍現(xiàn)在都在研究分群作戰(zhàn)，這是將來無人機(jī)發(fā)展，尤其是智能技術(shù)在這個(gè)行業(yè)的關(guān)鍵。無人機(jī)角色的變化，由配角到主角。從阿富汗基地組織，一半以上是被無人機(jī)消滅的。9-12年用無人機(jī)發(fā)射的導(dǎo)彈超過了1300多枚。美軍11年的操作次數(shù)超過了有人機(jī)，12年無人機(jī)采購數(shù)量超過了以往。戰(zhàn)爭形式發(fā)生改變，沒有任何先知導(dǎo)彈就打下來。阿富汗的領(lǐng)導(dǎo)人說，美軍的坦克、裝甲部隊(duì)根本不算什么事，真正害怕的還是無人機(jī)，但同時(shí)又嘲笑美軍是不敢露面的膽小鬼。這個(gè)時(shí)候，無人機(jī)的出現(xiàn)就會(huì)使人作戰(zhàn)的心理產(chǎn)生了變化。
家家都有機(jī)器人，人人都有無人機(jī)的時(shí)代即將到來。各位，準(zhǔn)備好了嗎？謝謝！
主持人：謝謝樊院士，因?yàn)榉菏糠浅Ｖt虛，他說他在趕時(shí)髦，這些時(shí)髦都像樊院士這樣的國家頂級(jí)專家創(chuàng)造的。剛才講的時(shí)候無人機(jī)也是做服務(wù)的，服務(wù)的話肯定有人機(jī)交互的部分，人機(jī)交互，三維傳感期對(duì)人機(jī)交互的重要性是怎么樣的？
樊邦奎：三維傳感器跟我前面講的無人機(jī)的三要素是緊密在一起的，第一要素就是傳感，沒有數(shù)據(jù)、語言，怎么能做智能，最后怎么做行動(dòng)呢。這是第一要素，必須要具備的。
主持人：再次感謝樊院士。
樊邦奎：今天很激動(dòng)，魯迅先生曾經(jīng)說過一句話，無端的浪費(fèi)別人時(shí)間就等于謀財(cái)害命，今天這么多的人工智能，包括機(jī)器人大腦，占用大家這么長時(shí)間，非常的抱歉，謝謝。
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