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无人机上的人工智能未来如何研发

2016UAS作为我国无人机领域内规模最大,学术水平最高,参与人数最多的无人机盛会,虽然已经结束,但很多没能前往现场的无人机爱好者都希望获得这次展会的更多信息。今天为您奉上南京航空航天大学无人机研究院副总工程师、中小型无人机先进技术重点实验室副主任黄大庆的发言。该发言为2016UAS大会现场速记资料,未经本人核对审核。

南京航空航天大学无人机研究院副总工程师

中小型无人机先进技术重点实验室副主任

黄大庆

黄大庆教授是遥控遥测编委,中国电子学会高级会员,中国宇航学会和中国自动化学会遥控遥测遥感专业委员会委员,国家自然科学基金和航空基金评审专家,主持国家自然基金、航空基金、国防预研和973子项目等科研项目。本次发言的主题是人工智能+无人机。 人工智能+无人机,无人机实际上就是一个人工智能的机器,因为它是无人的,越来越智能化。

人工智能定义很复杂,人工智能的定义实际上都是不对的,现在发现人工智能无法下定义,现在讲的人工智能都已经超过了人。 我们曾经想下人工智能定义,想是人的智能赋予了机器,现在发现所有赋予机器的人工智能是人创造的最高级的智能,往往是超过了每一个人,这个意义在五年前可能大家都不承认。五年前,深蓝软件出来的时候是下不过卡斯巴罗夫的,现在已经下过了,下过最高等级的国际象棋的棋手。现在所有人都承认,让你做一个三位数×三位数的算法或者三位数÷三位数的算数,除出来可能错了,还要检查一遍,让机器做,1秒钟都不要,肯定是正确的。类似的事很多,所以现在人工智能已经不怎么定义了。

现在讲的人工不是一个人,而是一群人,是整个人类的智慧 ,时间有遗传,人工智能是可以记忆、可以遗传,而人没有,人的遗传很少,人生下来的记忆是空白的,要花30多年时间去学习,所以人远远不如机器职能。人学习慢,机器学习快,人有情绪,人的情绪不好时学不好,机器没有情绪,机器能够学得很好,可以没有情绪地干活,不知疲倦地干活。所以人工智能是一个方向、是一个风口,现在是引领科技发展的方向。就像前段时间很多“+”,互联网+商场,现在人工智能也到处在讲。

人工智能基本内容有感知、思维、行为、感知应用等等,大家可以找一本人工智能的书来看看,实际上人的很多能力是可以比拟的,加起来以后比每一个人的能力都要强得多,这也是人工智能的基本要素,这些基本要素就不仔细讲了。

人工智能如果对应上无人机

实际上无人机上面就是无人的机器,也就是一个人工智能的机器,所以人工智感知:传感器;思维:计算机;学习:计算机的一种高级形式;行为:舵机和舵面,分布:多个计算机;挖掘:运用大数据,找出统计规律。

所有的智能都是在CPU上产生,就是在脑类的物质上产生,人是一个生物的脑类物质,CPU是一个机器的脑类物质。人为什么不行?现在考察下来人有1.2-1.3个CPU,一个主脑加一点协处理的功能,你拉小提琴的时候左右手可以不一样,但是让你脑子去想两个独立的问题是做不到的,因为只有一个CPU去做一个独立的算数题,不可能一个脑子通书做两个算数题,但是协处理有一点点功能。可是到了计算机上,到了无人机上就不同了,无人机上的CPU到处都有,在飞控与导航系统中间,可能都不止一个,两个合一也有可能。在测控与信息传输系统中间也有不止一个CPU;在任务载荷里面,每个任务载荷里面都有CPU,单片类的计算机;在发动机的控制器里面也有CPU;在地面检测设备里也有CPU。一个无人飞机上有多个CPU,多个脑类物质,实际上如果比喻成人的话是一群人在干活,不是一个人。

人是什么情况?

人是生理健康+心理健康,生理有各种的系统,心肝为主的心血管系统,肺为主的呼吸系统,神经系统为主的神经系统等等;心理健康是以大脑为主的精神系统,人除了生理系统以外,精神系统是很重要的,现在精神系统都没有办法看,忧郁症很多就是这个道理。对于无人机来讲也是一样,硬件就是我们人类各种呼吸系统、消化系统,我们的软件就是人的精神,实际上就是无人机的软件。三个最基本的要素,一个是传感器,一个是大脑硬件+软件,一个就是舵机舵面,这是最简单的一个关系式。

计算机中间有硬件+软件,各个传感器进行总线控制以后再进入到计算机,再进行总线分配到各个舵机上来,实际上是这样一种结构,这种结构是多个人的一种人类团体的结构,也就是现在无人机上的飞控系统的一种结构。人类一万年从印第安最贫困、最土著里面找了一个土人放到华盛顿去培养大以后,上大学以后,跟现在的人一样聪明,证明他硬件没有变化,软件也没有变化。可是人类的知识现在大爆炸了,人类要学习,学习很慢。设备一万年,286、386、奔腾,硬件变成大,软件变化也很大,不停地在发展。所以人并没有改变,而机器界高速在发展。一个CPU到多个CPU,储存器变得也很大,从固定的软件到思维的软件,到社会制度,思维软件是什么?现在的软件已经具有思维功能,就是有学习功能。深蓝下国际象棋的软件就有,下一盘就学习,下一盘再学习,久而久之就把最高等级的国际棋手打败了,它还能学习。

社会形态是什么形态?

广义来讲,所有无人机的控制实际上就是一种机器人,狭义来讲,就是机上无人的一种飞行器。从人工智能来讲就是一种自动驾驶或自动控制,或者分布处理,或者自动的起降和自动回家,这是我们过去已经做到的。

现在我们无人机界正在做的是自适应、自诊断、自决策、重规划;光电的目标定位、目标跟踪、速度测量,空中摄影测量。我们人类的眼睛看出去没有数据概念了,就是没有测量功能,只是看过去有这么一个物体,现在光电侦察平台已经有目标定位、速度测量,有各种测量功能,已经比人强了。察打一体:自动识别,自动打击;电子对抗:自己规避目标来欺骗、干扰,做侦察。

无人机未来的人工智能(已经开始了),要把人工智能提升到无人机自动化程度上来。没有控制不住的对象,只有测量不准的对象。什么意思?自动控制的专家非常自信地说:只要测量准确,就能控制住,就能把它控制到理想的状态上去,所以测量很重要,计算机软件的控制也很重要,再加上控制量。

多点智能就形成了一个“社会”,就是前面讲的社会概念,施加控制之前的测量要做,施加控制之后的测量也要做。这些测量单元都已经智能化了,现在所有的测量单元首先要智能化,都是有单片类的CPU,现在单片类的CPU不比系统类的CPU简化,越来越大规模、越来越能够相互之间软件都能协调起来。人工智能就要求完成一个范围内的单项工作不能超越界限。

一个社会形态是由一个中央完成的,后面很多个副中心,下面还有很多个目标要控制它。就像控制中心控制很多架无人机,无人机下面还有很多要控制的点一样。每一个控制中心有各个测量单元,通过它来完成,每一个完成,然后控制中心再到中央,这是一种形态。相当于人类条块分割,我们现在省级就是这样,有中央到江苏省、浙江省、上海市、北京市,然后再往下控制。各个行业控制完以后再往中央走,实际上还是人创造了一种社会的形态,机器的一种社会形态,将来肯定不是这样,如果这样就不能够超越人类。

将来会怎么样?

最近军方暑假中间发出很多项目都是讲无人机协同,都讲蜂群无人机。我们发现一个现象,人如果不训练,很密的一群人出现突然事件的话,上海踩踏事件就是一个例子。

可是鱼一起游的时候,相互之间会碰到一点,不会出危险,因为鱼鳞比较滑。在滩涂上有很多鸟的情况下,如果放一个鞭炮,一下子鸟群飞起来,鸟相互之间不会碰到,因为鸟的翅膀和翅膀一旦碰上,会飞不好。蜂群,方向不同的去叮一个生物,或者蜂群回巢的时候方向不同的走,相互之间都不会相撞。

这给我们一个启发,动物世界比人类世界协同得好。这个协同体现在几个方面?我们要研究一下这个情况,现在研究蜂群无人机,美国先开始做的,我们中国紧紧跟上。研究一下人为什么就不行?人也有行的,人什么时候行?过天安门的时候行。就是说人类排上方队过天安门的时候不踩踏,人也很紧凑、很整齐,为什么?经过三个多月的训练,这个训练已经达成了一种协同的默契。我们如果要做蜂群或者要做多个无人机来做协同的话,四大技术一定要完成:

1第一叫规划

包括航线之前的规划和过程中间的重规划;

2第二叫协同

怎么样协同去完成好一个任务;

3第三叫通讯

怎么样使得这么多飞机相互之间能够通讯,能够有自主网络,每一个飞机相当于把地面的一个路由器带到天上,网络节点带到天上,相互之间能通讯,形成一张不是点对点的通讯,而是一个网络的通讯;

4第四叫感知

具有相互之间的感知,人不踩踏,有余光的感知一样。

这个时候告诉我们,如果我们做到蜂群无人机或者做到了多个无人机的时候,这时候无人机的智能也超过了人类的智能。一定要从物理层开始,协同智能的增强操作系统开始,就要做协同,而不是我们现在这种协同,我们现在这种协同就是人过天安门的协同,每个人相互之间做好了。如果要做蜂群无人机的话,从底层就要协同好。

未来再往下做,要做到认知,而不是感知,要做到创新,如果再往下做,还有情感、哲学,就真的超过人了。这时候人就无法控制了。情感和哲学希望不要做到,因为跟人的社会和人的生存密切相关。

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