隨著人工智能（AI）、技術(shù)的發(fā)展，以機器人、無人駕駛汽車和無人機為代表無人系統(tǒng)開始代替人類從事各種場景中簡單或者復(fù)雜的工作。本文主要以機器人和無人機為應(yīng)用對象，分析無人系統(tǒng)的最新研究進展，包括機器人的智能程度，對環(huán)境的感知能力，自然信息的接收和處理能力，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和軍事等領(lǐng)域的最新應(yīng)用情況。
引言：人工智能技術(shù)簡稱“AI”技術(shù)，即Artificial Intelligence技術(shù)，是人類大腦的機器延伸?？v觀人類發(fā)展史上的所有發(fā)明創(chuàng)造以及技術(shù)創(chuàng)新，其實都是人類某個器官的延伸，比如汽車、火車等交通工具其實是對人類涉及運動的主要器官“腿”功能的延伸。望遠鏡是眼睛功能延伸，勞動機器如挖掘機、轉(zhuǎn)載機等都是對手功能的延伸，雖然電腦似乎是人腦功能的延伸，確實電腦能夠完成很多人類大腦的功能，比如計算能力、信息存儲能力、但是電腦的功能還是相對比較簡單，還不能像人類大腦一樣對機體獲取的各種信息進行處理，并且能夠根據(jù)需要，有目的地進行某種操作，即人類電腦擁有自己的意識，而電腦則根本沒有意識可言。“AI”技術(shù)的核心包括自主學(xué)習技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，尤其是自主學(xué)習（即機器學(xué)習）能夠?qū)崿F(xiàn)機器人像人類一樣自己學(xué)習某種新的技能或者技術(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⑿畔⑻幚碇行膶π畔⑻幚斫Y(jié)果傳達給各種外延設(shè)備，執(zhí)行某種操作。最終人工智能技術(shù)的進步能夠代替現(xiàn)有的大多數(shù)人類勞動，極大地減輕人類的工作強度和工作時間，將人類匆繁瑣繁重的工作中解放出來。下面將從無人機、無人駕駛車、智能無人工業(yè)生產(chǎn)場景三個方面分析當前無人系統(tǒng)的最新研究進展和應(yīng)用。
1.無人機的研究和應(yīng)用
1.1 航拍與遙感技術(shù)
無人航拍技術(shù)是比較簡單，幾乎是最早，也是當前應(yīng)用最普遍的無人機應(yīng)用場景之一。在多旋翼飛行器上安裝一個可以遙控的高清攝像頭，控制飛行器飛行到一定的高度，然后利用地面的攝像機控制系統(tǒng)就能夠?qū)崿F(xiàn)從高空對地面的拍攝。該系統(tǒng)涉及的兩個關(guān)鍵技術(shù)包括高清相機的遠程控制和多旋翼飛行器的飛行控制，這兩部分都會消耗電池電量，而且多旋翼飛行器功耗較大，當前的電池還不能滿足多旋翼飛行器長時間飛行，只能進行短時間飛行和拍攝。另一個和航拍相似的是遙感測繪，傳統(tǒng)遙感技術(shù)基本都是基于遙感衛(wèi)星。由于衛(wèi)星距與地面距離較遠，導(dǎo)致拍攝照片空間分辨率差，重訪周期長，地物特征不明顯等缺點，尤其是對重點區(qū)域的識別能力較差，更不能滿足對各種應(yīng)急監(jiān)控的有效需求。無人機遙感則完全不同，無人機能夠在低空對地進行畫面拍攝，低空無人機能夠搭載相機，多光譜、激光雷達、熱紅外等多種遙感設(shè)備，尤其可以快速而且有效的獲取地面照片，特別適合一些應(yīng)急救災(zāi)、霧霾監(jiān)測、農(nóng)作物生長狀況、地面植被覆蓋、沙漠化治理監(jiān)控等場景中?？傊?，具有體積小、便攜性高、高度可控、隨時監(jiān)測、實時數(shù)據(jù)傳輸能力的無人機在航拍和遙感方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，很好地彌補了航天遙感系統(tǒng)的缺陷。
1.2 無人機物流技術(shù)
到目前為止，航運仍然是速度最快、耗時最短的一種貨物運送方式。但是相比鐵路和公路運輸，尤其是貨物運輸，航運成本要高很多。其中的一個重要原因在于能夠執(zhí)行飛行任務(wù)的人員尤其是熟練的飛行員數(shù)量非常有限，在保證客流運輸?shù)那疤嵯潞茈y保證貨物的運輸。但是相比較旅客運輸，貨物運輸?shù)陌踩?、舒適性、體驗性要求低很多，一般只要能夠保證貨物完好的到達目的地就算完成了任務(wù)。隨著無人機技術(shù)的發(fā)展，能夠在某兩個定點城市間開拓專門用于無人機貨運的航線也相對比較容易，完成兩個定點城市間貨物的無人機運輸成本就會降低很多。無人機物流也可以根據(jù)不同場景進行特色部署。在兩個大城市間可以部署大的專線貨運無人機，小城市間可以部署體積較小的無人機。尤其是當前電子商務(wù)快速發(fā)展帶動快遞物流業(yè)的兇猛發(fā)展形勢下，快遞數(shù)量迅速增長，但是在邊遠農(nóng)村地區(qū)，人們居住比較分散，而且快遞數(shù)量也較少，配備專門的快遞員成本太高，無人機就能很好的完成，可以在每個農(nóng)村設(shè)置一個固定快遞接收點，比如村大隊辦公室等，將每個村子中少量的快遞利用無人機直接送達。送快遞的同時，也能夠在這些邊遠農(nóng)村接收快遞，即將農(nóng)民的農(nóng)產(chǎn)品在網(wǎng)上直接銷售。邊遠農(nóng)村地區(qū)電子商務(wù)發(fā)展瓶頸問題可以利用無人機很好的解決。于此同時，也可以利用無人機進行郵政信件的寄送，也減輕了農(nóng)村地區(qū)，特別是路況較差邊遠地區(qū)信件的遞送困難。截止目前，已經(jīng)有中國郵政、順豐快遞、圓通快遞、中通快遞、京東快遞、韻達快遞等快遞企業(yè)進行了無人機物流應(yīng)用研究。中國民航局2017年12月批準了京東物流在陜西省利用無人機開展快遞配送試點工作，截止2018年10月底，京東快遞已經(jīng)在西北地區(qū)完成常態(tài)化飛行1.3萬余次，飛行距離7.6萬余公里，無人機開展快遞配送工作基本能夠完成，初步實現(xiàn)了無人機在市區(qū)范圍內(nèi)的快件配送。在國外，新加坡郵政、日本郵政、韓國郵政、德國郵政、法國郵政、瑞士郵政、英國皇家郵政等各個國家的郵政物流均開始研究無人機在物流領(lǐng)域的應(yīng)用。美國的亞馬遜研發(fā)的無人機Prime Air也能夠完成快遞的配送，只是最大載重只有2.2 kg，最大續(xù)航只有24 km，相比順豐的XAIRWAY無人機，最大載重能夠達10 kg，最大續(xù)航也有20 km，二者各有千秋。
1.3 無人機管道、線路巡檢應(yīng)用
輸油管道、高壓輸電線、鐵路軌道等這類線路很多都是在偏僻無人的曠野部署，尤其是高壓輸電線，很多都是在地形復(fù)雜的高山或者半山腰上。長距離主干輸油線路也有很多都是部署在無人的曠野甚至無人區(qū)。這些線路的維護歷來是一項難題，成本高、強度大、但是效果依然很差。在上述的三種管道線路中，無人機有著巨大的應(yīng)用優(yōu)勢，搭載高清可見光相機的無人機能夠?qū)€路進行全方位地拍攝，并將拍攝的圖片實時傳輸給地面工作人員，地面工作人員可以通過無人機拍攝的圖像來判斷線路的運行狀況。在一些特殊場景中，巡檢人員還可以利用遙控器對無人機進行控制，對個別需要認真監(jiān)測的線路進行詳細查看，或者對某些故障進行遠距離分析，制定有效的維修方案。無人機可以極大的減輕高壓電路巡檢人員的勞動強度和效率。油氣管道的巡檢維修，要相對復(fù)雜一些，因為多少油氣管道并不像電線一樣裸露在空氣中，而是深埋在地下，所以可見光相機并不是一定能夠湊效。但是可在無人機上搭載激光或者電磁雷達，利用地下油氣管道的反射特性來診斷管道的運行情況，同時也可以利用反射信號特性作為無人機的導(dǎo)航信息，即無人機能夠很好地沿管道飛行，否則人為控制的無人機很難準確地沿管道飛行。根據(jù)雷達反射波特性，甚至可以利用管道周圍地面的雷達反射波特征判斷管道運行情況，因為油氣管道巡檢的主要任務(wù)就是管道破裂導(dǎo)致油氣泄漏。同樣，無人機也能夠?qū)δ承┢h地區(qū)的鐵軌線路情況進行巡檢，保障火車的安全運行。
2.無人駕駛技術(shù)的應(yīng)用
各類車輛，作為交通工具，在人們的生活中扮演極其重要的地位，完成物資運輸、人員乘載、甚至農(nóng)作物播種收割、道路清掃等。到目前為止，幾乎所有的車輛都是由駕駛?cè)藛T控制的，包括鐵軌上行駛的火車。非商用的小型汽車中的定速巡航、自適應(yīng)巡航也只能是輔助駕駛設(shè)備，各類車輛還不具備完全自助駕駛功能。無人駕駛車輛是將傳統(tǒng)車輛與人工智能技術(shù)、傳感技術(shù)、自動控制技術(shù)以及導(dǎo)航技術(shù)等多種現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。其核心部分包括環(huán)境感知、控制系統(tǒng)和定位導(dǎo)航三個部分。除此之外，為了保證無人駕駛汽車安全高效行駛，還需要安裝車聯(lián)網(wǎng)等系統(tǒng)?？傊瑹o人駕駛車輛是一個綜合的系統(tǒng)，包含了自動駕駛系統(tǒng)、自動泊車系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、堵車輔助系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)。
自助駕駛技術(shù)的發(fā)展能夠?qū)⒏黝愜囕v的駕駛?cè)藛T解放出來，尤其是家庭私人小型車，不但能夠極大地減輕汽車駕駛員駕車勞累程度，也能夠減少道路交通安全事故，因為自主駕駛系統(tǒng)收益因素就是安全行駛。其次是某些危險場景中運行的車輛，比如2011年3月日本發(fā)生9級地震引發(fā)海嘯后，福島的兩座核電反應(yīng)電站中的一座發(fā)生泄漏。震后清理工作中，發(fā)生核電泄漏的電站附近的清理工作變得異常危險，無人駕駛車輛在該場景中應(yīng)用就能夠進一步減少人員參與，為震后各項工作帶來便利。大型長途貨運汽車駕駛是一項繁重而且危險的工作，長時間從事該項工作的人員不但需要承受職業(yè)病對身體的危害，同時也會接受長時間遠離家人孩子的情感傷害，無人駕駛貨運汽車能夠?qū)氖略摴ぷ鞯娜藛T解放出來，從事其中對身體和情感危害較小的工作。
3.結(jié)語
本文對無人系統(tǒng)中的兩個典型無人飛機和無人駕駛車輛在人類生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用做了淺析的分析，對無人系統(tǒng)的組成做了簡要介紹。由此可知，由人工智能、5G無線通信技術(shù)的發(fā)展而催生的無人系統(tǒng)將會在人類生產(chǎn)以及生活各個領(lǐng)域推動技術(shù)進步，并且會代替人類從事部分危險、繁重、枯燥和危害性較大的工作。將人們從更多的工作中解放出來，從事更加健康，輕松的工作。
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