一战期间,为了秘密打击德国,英国设想利用无线电控制飞机。这一创意很快被采纳,科研人员立即投入研发工作。经过多年的努力,他们终于取得了突破。不过,一战早已结束多年,这项技术才得以实现。
这充分展示了如今已习以为常的无人机,在早期的技术开发过程中经历了多少困难。然而,这并没有阻碍无人机价值的逐步提升。从军事用途逐渐扩展到社会生活的各个方面,如航拍、地图测绘、农业种植、药品配送以及执法行动等。
多年来,无人机的研发一直稳步推进,隐身效果更好,功能更强大,飞行距离也更长。进入人工智能时代后,无人机获得了进一步发展的机会。而最迫切需要这一发展机会的领域是实现无人机的完全自主飞行。
尽管称为无人机,但在大多数情况下,仍然需要人为干预才能实现安全飞行。英国最初研发无人机时,虽然在试验初期表现出色,但最终因为发动机故障导致坠毁。这反映了两个关键问题:一是机上无驾驶员,无法及时采取有效措施;二是地面操作员难以实时监控无人机状态并作出相应调整。
尽管如此,无人机的操控仍然是一个需要持续改进的重要课题。目前,无人机主要通过三种方式进行操控:无线遥控、预设程序飞行以及结合无线遥控和自主飞行。尽管无线遥控是最简单的方式,但预设程序飞行和结合两者的方法更能确保无人机在复杂任务中的稳定性。
尽管无人机在许多情况下仍需人工干预,但这种干预已经从飞机内部转移到地面指挥中心。因此,如何实现更高水平的自主飞行成为科研人员研究的重点。
对于民用无人机而言,除了操控问题外,还需要考虑天气对飞行的影响。很多无人机说明书明确指出,在极端天气条件下应禁止或尽量避免飞行。尽管一些无人机制造商声称其产品能够承受五级风力,但这种说法并未得到广泛认可。例如,无人机送货时,即使能够抵抗强风,但如果意外坠落,责任归属仍是个问题。
此外,延长无人机电池续航时间,以增加飞行时间也是当前面临的一大挑战。毕竟,对于长距离任务而言,飞行时间越长越好。
然而,这些长期困扰无人机的问题有望在未来找到更好的解决方案。
你听说过人工智能滑翔机吗?
无人机和滑翔机虽然都能飞行,但无人机需要动力,而滑翔机不需要。加州大学圣迭戈分校的研究人员最近利用强化学习训练了一架滑翔机在大气中自由飞行。他们开发了一种新算法,安装在两米长的机器上的控制器可以估算垂直风加速度、机翼上的垂直风速梯度和空气温度等参数,并据此调整飞行姿态,实现自主飞行。
研究表明,研究人员训练的控制器与鸟类滑翔时的行为高度相似。这意味着滑翔机在强化学习后,不仅外形接近鸟类,而且在物理滑翔原理上也更接近鸟类。
那么,人工智能滑翔机的解决方案对无人机有何意义呢?主要是为了实现更安全和自主的飞行。
首先,滑翔机可以通过充分利用气流和感知温度,更好地利用空气动力。对于某些固定翼无人机而言,根据气流调整飞行姿态,可以像滑翔机一样借助空气动力飞行,从而减少动力消耗,实现更远距离的飞行。
其次,滑翔机在极端天气下的飞行策略可以应用于无人机。在训练滑翔机的过程中,研究人员注意到鸟类如何在恶劣天气中安全滑翔。这同样涉及对空气温度、风向和风速的感知。将这些技术应用到无人机上,可以使其搭载类似传感器,收集周围环境数据,从而制定更合理的飞行计划。这样一来,一些厂家宣称的“能抗五级风”的说法可能会更加可信。
综上所述,在人工智能系统的助力下,无人机的自主飞行能力将得到显著提升。具体表现为:第一,可以根据环境调整飞行姿态,实现最长飞行距离;第二,可以制定飞行策略,优化飞行路径;第三,可以分析环境因素,制定极端情况下的最佳方案,最大程度保证飞行安全。
这意味着,人工智能将不仅限于通过视觉技术寻找目标或通过导航技术确定位置,还将扩展到通过更多传感器收集飞行环境数据,从而制定最佳飞行方案。换句话说,人工智能将增强无人机的飞行性能,使得无人机从执行任务到返回基地,真正实现无需远程操控的无人驾驶。
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