騰訊數(shù)碼訊（佳和）無人機及其組件變得越來越小，效率更高，功能更強，有許多人都在研究，想讓無人機在半結構化環(huán)境中自動飛行，不需要依賴外部定位技術。賓夕法尼亞大學在這方面取得了重要進步，研究是DARPA部門“Fast Lightweight Autonomy”項目的一部分。

在過去幾年里，NASA噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory，簡稱JPL）一直在開發(fā)小型無人機自主技術，項目得到的谷歌的資助。研究人員主要關注“高速動態(tài)操縱”技術，也就是說讓無人機用嵌入式硬件在室內賽道內以盡可能快的速度飛行。在最終演示過程中，JPL讓自主無人機與專業(yè)無人機競賽玩家控制的無人機對決，穿過充滿障礙物的賽道。

這是一架AI無人機，完全自主飛行，換言之，無人機不需要外部定位技術，也不需要用外置計算機控制。AI無人機用高通驍龍Flight主板對飛機進行實時控制。無人機安裝了兩個廣角攝像頭，可以自己為路線繪制3D地圖。一個攝像頭指向前方，一個指向后方，視野角度超過250度，視野一直會保持水平狀態(tài)。兩個攝像頭繪制出深度地圖，在飛行過程中，攝像頭和IMU（慣性測量單元）幫助無人機在地圖中定位，完成視覺慣性測距，追蹤動作。

雖然無人機的飛行時速可以超過120公里，不過JPL的倉庫不夠大，無法讓無人機高速飛行。賽道極為復雜，肯恩o盧（Ken Loo）是一名職業(yè)無人機競賽玩家，他也覺得很難，因為賽道很復雜，精神會承受很大壓力。當肯恩o盧熟悉賽道之后，他可以在平均11秒多的時間內跑完全程，無人機花的時間平均長3秒。為什么會出現(xiàn)時間上的差異呢？主要是因為自主無人機飛行時更順暢、更平穩(wěn)，每一圈的時間幾乎都是一樣的，而肯恩o盧不一樣，他操縱的無人機加速減速都更快，可以對飛行進行動態(tài)監(jiān)督，不斷尋找捷徑，自主系統(tǒng)做不到。

JPL管理人員羅勃o雷德（Rob Reid）負責該項目，2015年，他曾開發(fā)過微型機器人太空刺猬。IEEE最近采訪了雷德，討論了AI無人機如何無法戰(zhàn)勝人類的問題，以及JPL準備如何反擊，戰(zhàn)勝人類。

IEEE：這是一次演示比賽，JPL在無人機自主研究方面做了哪些工作，最終才能讓AI無人機參加比賽呢？

雷德：幾十年來，JPL一直在為航天器、無人機開發(fā)攝像頭導航技術。自2013年以來，我們與谷歌在Project Tango上展開合作，在過去2年里，JPL將Tango技術放進無人機，用來驗證新穎的導航算法。團隊還在研究軌跡優(yōu)化技術，它可以處理氣體力學、攝像頭動態(tài)模糊方面的問題。

IEEE：為什么無人機競賽是展示技術進步的好選擇？

雷德：我們的目標是證明無人機可以在充滿障礙的環(huán)境中擁有超高自主飛行能力，室內無人機競賽的賽道很復雜，有許多障礙物，而且無人機必須快速穿過障礙物，這也是一個原因。

IEEE：你們有沒有預料到人類會獲勝？

雷德：結果并不意外，我們深信自己的無人機系統(tǒng)會變得很有競爭力，無人機和人都要學習，用盡可能快的速度優(yōu)化軌跡，到底誰的學習更快呢？我們并不知道。飛了一個下午，肯恩o盧將單圈時間縮短了幾秒，比算法進步更快。在隨后的幾周里，我們對優(yōu)化技術進行了調整。

IEEE：無人機在導航時碰到了哪些硬件障礙？它對比賽的成績造成怎樣的影響？

雷德：在室內飛行時，最大的限制來自于嵌入式攝像頭，我們用它追蹤無人機動作，但是攝像頭的快門速度不夠快，無人機飛得太快，太接近地面，或者翻滾、傾斜太快了，導致圖像模糊，無人機迷路。我們用兩種辦法解決這個問題：第一種辦法，安裝兩個廣角攝像頭，一個向前，一個向后，可視角度大于250度，無人機的視野保持水平狀態(tài)；第二種方法，我會調整軌跡，對自轉速率、速度重量比進行限制。

IEEE：在結構化環(huán)境內，還要等多久無人機才能與人類專業(yè)操縱者一爭高下？

雷德：如果是一般的無人機競賽，硬件已經(jīng)可以打敗人類專業(yè)玩家了。不過我們無法在夜間比賽，如果賽道許多地方出現(xiàn)視覺重復，也沒有辦法應付。

IEEE：你們會不會繼續(xù)推進該項目？或者說，未來我們可以保持怎樣的期待？

雷德：工作會繼續(xù)，下一步如何推進？很遺憾，我不能透露太多。不過你可以保持期待，未來會有更先進的無人機亮相，它們可以感知障礙物，通過網(wǎng)絡更新軌跡。

結語：

無人機機器人技術正在快速進化，比如基于事件的攝像頭可以緩解圖像模糊問題，讓飛行更靈動。雷德說得沒錯，無人機硬件將會超越人類，機器人的挑戰(zhàn)主要來自軟件，不是硬件，大多數(shù)情況下都是這樣的，只有極少數(shù)例外。話雖如此，并不意味著問題更容易解決，讓我們對JPL無人機保持期待吧。a