Vijay Kumar是賓夕法尼亞大學(xué)工程學(xué)院院長(zhǎng)、美國國家工程院院士，主要研究方向是多機(jī)器人編隊(duì)的控制與協(xié)作，別稱是無人機(jī)大神。如果你看過他在TED上的演講，一定會(huì)為他開發(fā)的無人機(jī)所折服。
8月13日下午，Kumar出席了中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)主辦，雷鋒網(wǎng)承辦的CCF-GAIR峰會(huì)，并發(fā)表了有關(guān)無人機(jī)五大發(fā)展趨勢(shì)的演講。他認(rèn)為無人機(jī)會(huì)向著Small（小型），Safe（安全），Smart（智能），Speed（敏捷）和Swarm（集群）等趨勢(shì)發(fā)展。
而在演講前，Kumar也與雷鋒網(wǎng)進(jìn)行了對(duì)話，談及了何為無人機(jī)的智能，他對(duì)無人機(jī)的愿景，以及機(jī)群背后的思想。
| 數(shù)據(jù)不是知識(shí)，計(jì)算也并非智能
在Kumar看來，無人機(jī)未來總體的發(fā)展趨勢(shì)是“自主”（Atonomy）?；仡欉^去五年，計(jì)算力、數(shù)據(jù)及通訊技術(shù)的提升促成了AI（人工智能）技術(shù)的發(fā)展，也讓無人機(jī)的飛行更加自主與智能。具體來說，無人機(jī)體積變小，感知能力及范圍（得益于雷達(dá)）提升。
他認(rèn)為自主是從感知（perception）到行動(dòng)（action）的循環(huán)。從看到環(huán)境，處理信息，理解環(huán)境，然后到采取行動(dòng)，這一快速循環(huán)過程就是智能。在他的研究中，“AI就是數(shù)據(jù)與計(jì)算”。
但同時(shí)無人機(jī)也面臨著挑戰(zhàn)，Kumar認(rèn)為，這主要包括兩方面：
“更多的數(shù)據(jù)并不意味著更多的知識(shí)；更快的計(jì)算也并不意味著自主?！?/span>
用機(jī)器學(xué)習(xí)等AI技術(shù)可以提升算法表現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)自主，就像機(jī)群中存在相互干擾，用機(jī)器學(xué)習(xí)可以保證安全和穩(wěn)定；而機(jī)器收集到的數(shù)據(jù)可以反饋給機(jī)器學(xué)習(xí)算法。我們需要做的是將高效收集的數(shù)據(jù)變成知識(shí)。而且雖然機(jī)器學(xué)習(xí)讓AI有了進(jìn)步，但準(zhǔn)確性仍不夠，比如物體識(shí)別上，即使有大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練也不行。所以我們應(yīng)該思考的是，在生活中如何與不那么精確及可靠的技術(shù)共生。
| 無人機(jī)快遞缺的是商業(yè)模式
Google與亞馬遜分別有自己的無人機(jī)快遞項(xiàng)目Project Wing及Prime Air，國內(nèi)的京東與順豐也測(cè)試過用無人機(jī)送貨。不過作為空中機(jī)器人的鼻祖，Kumar認(rèn)為用無人機(jī)送貨還缺乏商業(yè)上的價(jià)值。
他告訴雷鋒網(wǎng)，創(chuàng)新分兩種：一種是技術(shù)創(chuàng)新，一種是商業(yè)創(chuàng)新。技術(shù)創(chuàng)新相對(duì)沒那么復(fù)雜，他所主管的實(shí)驗(yàn)室在五年前就開始做送貨無人機(jī)，這比Google及亞馬遜都要早?？爝f無人機(jī)涉及到機(jī)群協(xié)作，而這也正是他所擅長(zhǎng)的領(lǐng)域。
但他認(rèn)為，快遞無人機(jī)目前還沒有出現(xiàn)很好的商業(yè)模式，如果有Uber與滴滴一樣的模式出現(xiàn)，或許普及的可能性更大，而他的工作是開發(fā)相關(guān)的技術(shù)以供未來可用。
| 無人機(jī)群
自然往往會(huì)為我們提供技術(shù)的靈感，比如上世紀(jì)初發(fā)明的飛機(jī)就是受到了飛鳥的啟發(fā)。而Kumar的實(shí)驗(yàn)室也很擅長(zhǎng)觀察自然如何解決問題。
他在演講中提到了無人機(jī)的“5S”，其中“Swarm”指機(jī)群。小型化所付出的一個(gè)代價(jià)是載重變小，能完成的任務(wù)隨即減少，為此他們從蜂群的工作方式中獲取靈感，讓多個(gè)無人機(jī)協(xié)作，完成個(gè)體無法勝任的任務(wù)。機(jī)群的組織原理有三：
一是個(gè)體獨(dú)立行動(dòng)，行動(dòng)是本地的（local）和獨(dú)立的；
二是僅需要本地信息即可行動(dòng)，即使無法知道全局信息，個(gè)體也能行動(dòng)；
最后是行動(dòng)匿名，獨(dú)立于身份，不了解個(gè)體信息也能完成任務(wù)。這里他給出的例子是，多人共同抬起一張桌子時(shí)，并不需要知道每個(gè)人的身份。
上文提到的無人機(jī)運(yùn)貨就涉及到機(jī)群的應(yīng)用。在春節(jié)和雙十一這種發(fā)貨高峰期，一定區(qū)域內(nèi)的無人機(jī)在避開同類障礙時(shí)，就需要相互協(xié)作。Kumar還引用了在CCF-GAIR上與國內(nèi)學(xué)者交流中的另一個(gè)例子，即用無人機(jī)繪制長(zhǎng)城地圖，這顯然是單一的無人機(jī)無法做到的。
另外我們生活在一個(gè)聯(lián)網(wǎng)的世界里，現(xiàn)在這些設(shè)備都是固定的，但未來會(huì)移動(dòng)，如何讓上百萬的設(shè)備協(xié)作，這就需要蜂群理論。
| 自主飛行器會(huì)比自動(dòng)駕駛汽車來得更快
飛行一直是人類的夢(mèng)想，雖然飛機(jī)已經(jīng)成為平民化的出行方式，但仍缺乏汽車那樣的自由度。而隨著Google及特斯拉等公司的推進(jìn)，自動(dòng)駕駛汽車似乎更能讓人感受到智能化的未來。但Kumar認(rèn)為，“自主飛行器（self-flying vehicles/drones）會(huì)比自動(dòng)駕駛汽車更容易實(shí)現(xiàn)”。因?yàn)椋?/span>
“汽車需要在非常復(fù)雜的二維路面環(huán)境中運(yùn)行，但飛行器能在3D空間中飛行，路線則可由電子系統(tǒng)決定，比如從深圳到香港，可以在空中定義一條路線，保證不會(huì)發(fā)生碰撞，而且這也不需要任何像道路一樣的基礎(chǔ)設(shè)施?！?/span>
他告訴雷鋒網(wǎng)，現(xiàn)在很多夜間飛行運(yùn)輸任務(wù)仍需要人在場(chǎng)，但事實(shí)上人只是根據(jù)機(jī)器的指令來行事，那為什么不讓機(jī)器來完成一切呢？
這種飛行器的一個(gè)挑戰(zhàn)是在于能耗，承擔(dān)一個(gè)普通的50kg的人會(huì)消耗大量電能。一種解決方法是使用汽油或柴油等燃料，不過這又需要不同的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。但Kumar認(rèn)為，“小型的自主飛行器，如飛行汽車，已經(jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間了，而現(xiàn)在正變得更加現(xiàn)實(shí)?！?/span>
| “航拍是我最后才會(huì)想到的應(yīng)用場(chǎng)景”
如今的消費(fèi)級(jí)無人機(jī)市場(chǎng)幾乎是DJI一家獨(dú)大，應(yīng)用也無非是航拍，那除此之外還有哪些能產(chǎn)生一定商業(yè)價(jià)值的應(yīng)用場(chǎng)景？Kumar對(duì)此的回應(yīng)是，“如果我知道如何掙錢，一定會(huì)有其它公司已經(jīng)在做了?！彼嬖V雷鋒網(wǎng)，自己的工作是“開發(fā)解決方案，這樣未來五年中出現(xiàn)可行的商業(yè)模式時(shí)有技術(shù)可用”。
不過他最大的興趣是無人機(jī)在急救和農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，他希望災(zāi)難發(fā)生時(shí)機(jī)器人能第一時(shí)間趕赴現(xiàn)場(chǎng)，快速返回實(shí)時(shí)信息，就像超人一樣，而航拍是他最后才會(huì)想到的應(yīng)用場(chǎng)景。機(jī)器人領(lǐng)域有“3D”，即讓其完成Dirty（骯臟），Dull（重復(fù)）及Dangerous（危險(xiǎn)）的工作，這同樣適用于無人機(jī)。
早在2012年的TED上，Kumar就提出了“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”（precision farming）。他認(rèn)為就像人類都由醫(yī)生單獨(dú)照料一樣，種植也可以使用同樣的方式。比如，無人機(jī)可以配備遠(yuǎn)程傳感器，如攝像頭、激光掃描器、微波圖像傳感器等，識(shí)別出每顆果樹的生長(zhǎng)狀況及產(chǎn)量信息，以此預(yù)估總體產(chǎn)能提升種植效率。特別是在美國這樣人少地多的國家（僅3%的人從事農(nóng)業(yè)），機(jī)器會(huì)發(fā)揮更大的價(jià)值。
同樣的，Kumar指出精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是可行的，但仍需要現(xiàn)實(shí)的商業(yè)模式。比如，在耕地狹小的日本，無人機(jī)農(nóng)業(yè)的作用有限。另外還有政府補(bǔ)貼等政策問題，讓農(nóng)民沒有提升種植效率的動(dòng)機(jī)。
| 深圳是無人機(jī)的創(chuàng)新之地
國外嘉賓對(duì)國內(nèi)創(chuàng)新的洗白是這次CCF-GAIR的一個(gè)亮點(diǎn)。在一次群訪中，一位朋友問中美無人機(jī)的差距有多少，Kumar說到“商業(yè)無人機(jī)領(lǐng)域DJI是最領(lǐng)先的”。美國著名投資人Yobie Benjamin也在演講中表示，“不要聽信那些說中國只會(huì)抄襲的話”。
Kumar是第三次來中國，他認(rèn)為深圳不只是在制造上創(chuàng)新，其生態(tài)對(duì)機(jī)器人也很重要，是無人機(jī)的創(chuàng)新之地。這里還有騰訊，其微信產(chǎn)品更是Facebook等公司仿效的對(duì)象。
“在美國，我可能有一個(gè)聰明的學(xué)生來解決某個(gè)問題，但在中國會(huì)有100個(gè)工程師解決同一個(gè)問題，我沒法競(jìng)爭(zhēng)?！?/span>
他認(rèn)為，創(chuàng)新來自人才，而且不是一個(gè)人，而是一個(gè)團(tuán)隊(duì)，深圳則具備了這樣的條件。技術(shù)創(chuàng)新也不會(huì)限于某個(gè)地區(qū)，它是全球性的。
預(yù)測(cè)未來是很難的。在一次專訪中，Kumar告訴雷鋒網(wǎng)，“技術(shù)的進(jìn)展一日千里，這使得我們難以下結(jié)論”。但這并不妨礙我們對(duì)未來的想像，最后再送上Kumar對(duì)機(jī)器人的兩個(gè)預(yù)測(cè)。
手機(jī)五年后會(huì)是怎么樣？他認(rèn)為會(huì)成為機(jī)器人，現(xiàn)在你要做的所有事，未來都能通過更智能的智能手機(jī)完成。手機(jī)放在運(yùn)動(dòng)控制器上，或許就成了機(jī)器人。
另外，機(jī)器人的50年歷史中，我們已經(jīng)讓機(jī)器人動(dòng)了起來，現(xiàn)在它也能飛行了，那多久能學(xué)會(huì)游泳呢？要知道地球表面的70%都是海洋。隨著人口增長(zhǎng)，水下農(nóng)業(yè)和水下種植也為相應(yīng)的機(jī)器人開發(fā)提供了經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)。不過這里的挑戰(zhàn)是，如何讓機(jī)器人學(xué)會(huì)游泳，以及如何解決水下通訊問題。
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