AIR 080 | Vijay Kumar:深圳是无人机的创新之地,无人驾驶飞机会比汽车来得更快

2016-08-17 10:33:34     作者:张驰      来源:雷锋网

“更多的数据并不意味着更多的知识;更快的计算也并不意味着自主。”

Vijay Kumar是宾夕法尼亚大学工程学院院长、美国国家工程院院士,主要研究方向是多机器人编队的控制与协作,别称是无人机大神。如果你看过他在TED上的演讲,一定会为他开发的无人机所折服。

8月13日下午,Kumar出席了中国计算机学会主办,雷锋网承办的CCF-GAIR峰会,并发表了有关无人机五大发展趋势的演讲。他认为无人机会向着Small(小型),Safe(安全),Smart(智能),Speed(敏捷)和Swarm(集群)等趋势发展。

而在演讲前,Kumar也与雷锋网进行了对话,谈及了何为无人机的智能,他对无人机的愿景,以及机群背后的思想。

数据不是知识,计算也并非智能

在Kumar看来,无人机未来总体的发展趋势是“自主”(Atonomy)。回顾过去五年,计算力、数据及通讯技术的提升促成了AI(人工智能)技术的发展,也让无人机的飞行更加自主与智能。具体来说,无人机体积变小,感知能力及范围(得益于雷达)提升。

他认为自主是从感知(perception)到行动(action)的循环。从看到环境,处理信息,理解环境,然后到采取行动,这一快速循环过程就是智能。在他的研究中,“AI就是数据与计算”。

但同时无人机也面临着挑战,Kumar认为,这主要包括两方面:

“更多的数据并不意味着更多的知识;更快的计算也并不意味着自主。

用机器学习等AI技术可以提升算法表现,实现无人机自主,就像机群中存在相互干扰,用机器学习可以保证安全和稳定;而机器收集到的数据可以反馈给机器学习算法。我们需要做的是将高效收集的数据变成知识。而且虽然机器学习让AI有了进步,但准确性仍不够,比如物体识别上,即使有大量数据训练也不行。所以我们应该思考的是,在生活中如何与不那么精确及可靠的技术共生。

无人机快递缺的是商业模式

Google与亚马逊分别有自己的无人机快递项目Project Wing及Prime Air,国内的京东与顺丰也测试过用无人机送货。不过作为空中机器人的鼻祖,Kumar认为用无人机送货还缺乏商业上的价值。

他告诉雷锋网,创新分两种:一种是技术创新,一种是商业创新。技术创新相对没那么复杂,他所主管的实验室在五年前就开始做送货无人机,这比Google及亚马逊都要早。快递无人机涉及到机群协作,而这也正是他所擅长的领域。

但他认为,快递无人机目前还没有出现很好的商业模式,如果有Uber与滴滴一样的模式出现,或许普及的可能性更大,而他的工作是开发相关的技术以供未来可用。

无人机群

自然往往会为我们提供技术的灵感,比如上世纪初发明的飞机就是受到了飞鸟的启发。而Kumar的实验室也很擅长观察自然如何解决问题。

他在演讲中提到了无人机的“5S”,其中“Swarm”指机群。小型化所付出的一个代价是载重变小,能完成的任务随即减少,为此他们从蜂群的工作方式中获取灵感,让多个无人机协作,完成个体无法胜任的任务。机群的组织原理有三:

  • 一是个体独立行动,行动是本地的(local)和独立的;

  • 二是仅需要本地信息即可行动,即使无法知道全局信息,个体也能行动;

  • 最后是行动匿名,独立于身份,不了解个体信息也能完成任务。这里他给出的例子是,多人共同抬起一张桌子时,并不需要知道每个人的身份。

上文提到的无人机运货就涉及到机群的应用。在春节和双十一这种发货高峰期,一定区域内的无人机在避开同类障碍时,就需要相互协作。Kumar还引用了在CCF-GAIR上与国内学者交流中的另一个例子,即用无人机绘制长城地图,这显然是单一的无人机无法做到的。

另外我们生活在一个联网的世界里,现在这些设备都是固定的,但未来会移动,如何让上百万的设备协作,这就需要蜂群理论。

自主飞行器会比自动驾驶汽车来得更快

飞行一直是人类的梦想,虽然飞机已经成为平民化的出行方式,但仍缺乏汽车那样的自由度。而随着Google及特斯拉等公司的推进,自动驾驶汽车似乎更能让人感受到智能化的未来。但Kumar认为,“自主飞行器(self-flying vehicles/drones)会比自动驾驶汽车更容易实现”因为:

“汽车需要在非常复杂的二维路面环境中运行,但飞行器能在3D空间中飞行,路线则可由电子系统决定,比如从深圳到香港,可以在空中定义一条路线,保证不会发生碰撞,而且这也不需要任何像道路一样的基础设施。”

他告诉雷锋网,现在很多夜间飞行运输任务仍需要人在场,但事实上人只是根据机器的指令来行事,那为什么不让机器来完成一切呢?

这种飞行器的一个挑战是在于能耗,承担一个普通的50kg的人会消耗大量电能。一种解决方法是使用汽油或柴油等燃料,不过这又需要不同的驱动系统。但Kumar认为,“小型的自主飞行器,如飞行汽车,已经存在了很长时间了,而现在正变得更加现实。”

“航拍是我最后才会想到的应用场景”

如今的消费级无人机市场几乎是DJI一家独大,应用也无非是航拍,那除此之外还有哪些能产生一定商业价值的应用场景?Kumar对此的回应是,“如果我知道如何挣钱,一定会有其它公司已经在做了。”他告诉雷锋网,自己的工作是“开发解决方案,这样未来五年中出现可行的商业模式时有技术可用”。

不过他最大的兴趣是无人机在急救和农业上的应用,他希望灾难发生时机器人能第一时间赶赴现场,快速返回实时信息,就像超人一样,而航拍是他最后才会想到的应用场景。机器人领域有“3D”,即让其完成Dirty(肮脏),Dull(重复)及Dangerous(危险)的工作,这同样适用于无人机。

早在2012年的TED上,Kumar就提出了“精准农业”(precision farming)。他认为就像人类都由医生单独照料一样,种植也可以使用同样的方式。比如,无人机可以配备远程传感器,如摄像头、激光扫描器、微波图像传感器等,识别出每颗果树的生长状况及产量信息,以此预估总体产能提升种植效率。特别是在美国这样人少地多的国家(仅3%的人从事农业),机器会发挥更大的价值。

同样的,Kumar指出精准农业是可行的,但仍需要现实的商业模式。比如,在耕地狭小的日本,无人机农业的作用有限。另外还有政府补贴等政策问题,让农民没有提升种植效率的动机。

深圳是无人机的创新之地

国外嘉宾对国内创新的洗白是这次CCF-GAIR的一个亮点。在一次群访中,一位朋友问中美无人机的差距有多少,Kumar说到“商业无人机领域DJI是最领先的”。美国著名投资人Yobie Benjamin也在演讲中表示,“不要听信那些说中国只会抄袭的话”。

Kumar是第三次来中国,他认为深圳不只是在制造上创新,其生态对机器人也很重要,是无人机的创新之地。这里还有腾讯,其微信产品更是Facebook等公司仿效的对象。

“在美国,我可能有一个聪明的学生来解决某个问题,但在中国会有100个工程师解决同一个问题,我没法竞争。”

他认为,创新来自人才,而且不是一个人,而是一个团队,深圳则具备了这样的条件。技术创新也不会限于某个地区,它是全球性的。

预测未来是很难的。在一次专访中,Kumar告诉雷锋网(搜索“雷锋网”公众号关注),“技术的进展一日千里,这使得我们难以下结论”。但这并不妨碍我们对未来的想像,最后再送上Kumar对机器人的两个预测。

手机五年后会是怎么样?他认为会成为机器人,现在你要做的所有事,未来都能通过更智能的智能手机完成。手机放在运动控制器上,或许就成了机器人。

另外,机器人的50年历史中,我们已经让机器人动了起来,现在它也能飞行了,那多久能学会游泳呢?要知道地球表面的70%都是海洋。随着人口增长,水下农业和水下种植也为相应的机器人开发提供了经济驱动。不过这里的挑战是,如何让机器人学会游泳,以及如何解决水下通讯问题。

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