在2022年北京冬奥会开幕式上，2022架无人机组成的集群表演了3D动态画面，包括漫天飞舞的雪花、冬奥会会徽以及吉祥物“冰墩墩”和“雪容融”，给观众留下了深刻的印象。近年来，无人机集群在飞行表演、快递物流、精准农业、城市交通等多个领域得到了广泛应用，并逐渐在全球范围内普及。

无人机集群的概念最初来源于生物学研究。自然界中的生物通过个体自主决策和相互间的信息交流，形成了具有自组织性、协作性、稳定性和环境适应性的群体。受到这一启示，研究人员尝试模拟生物群体的智能行为，如鸽群避障和雁群编队，用一个“智能大脑”连接多个无人机，形成无人机集群。通过感知交互、信息传递和协同工作，无人机集群成为了自主式的空中智能系统。这种系统不仅实现了“1+1>2”的群体智能效果，而且通过集群自主控制策略，增强了无人机的容错性和自愈能力。

集群化、自主化和智能化是未来无人机的重要发展方向。与单一无人机系统相比，无人机集群利用其规模优势，可以完成更为复杂的任务，并具备更强的生存能力和成本效益。例如，当部分无人机发生故障时，其他无人机可以替代它们继续执行任务，确保集群系统的正常运行。新加入的无人机也可以快速融入集群，通过与边缘无人机建立通信连接，实现无缝对接。此外，通过合理的布局和协同控制，低成本的无人机集群可以替代昂贵的单个复杂系统，带来更高的经济效益。据估算，1000架规模的无人机集群的成本可能低于一架有人机，但综合效能却更高。

无人机集群飞行表演主要依赖于三维建模、集群自组网通信和差分GPS等技术。通过“击鼓传花”的方式，无人机之间可以实现高效的信息交换，确保飞行轨迹精确无误。这项技术对时间同步和定位精度的要求极高，特别是当无人机数量增加时，整体运行难度也随之增大。2021年，中国的无人机团队创造了5200架无人机集群飞行表演的新纪录，打破了四项吉尼斯世界纪录，成为全球无人机编队表演的佼佼者。

随着人工智能技术的迅猛发展，更加智能化的无人机集群不断涌现。例如，英国正在尝试使用无人机集群进行大规模植树造林，通过算法优化种植模式，降低成本并提高效率。在高层建筑火灾救援中，无人机集群可以通过侦察、投放物资、破窗、喷洒灭火等多种手段应对复杂火情，并自主调整队形分工协作，提高灭火效率，减少救援人员的伤亡。在大地测量和气象观测等领域，无人机集群携带分布载荷可以完成单机无法完成的多点测量任务，提供更为准确的数据。

群体智能技术是无人机集群发展的重要核心技术之一，也是未来需要重点发展的领域。尽管现有技术仍有局限，如“有智无慧、有感无情、有专无通、有协无同”的问题，但随着人工智能、传感和通信技术的不断进步，无人机集群的应用前景将更加广阔，为人类的生产与生活带来更多科技红利。