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無(wú)人機(jī)競(jìng)速的終極愿景是使無(wú)人機(jī)在障礙物跑道上靈活地穿梭，與旨在重塑地面交通的無(wú)人駕駛汽車相比，它吸引的關(guān)注和投資要少得多。但是，美國(guó)軍方和國(guó)防工業(yè)部門正在把賭注押在自主無(wú)人機(jī)競(jìng)速上，把它作為開發(fā)人工智能的下一個(gè)前沿領(lǐng)域，目的是使無(wú)人機(jī)在沒(méi)有人為干預(yù)的情況下、在狹小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高速導(dǎo)航。

無(wú)人機(jī)自主的挑戰(zhàn)在于需要在瞬間做出六個(gè)自由度的決策，而不僅僅是汽車的兩個(gè)自由度。瑞士蘇黎世大學(xué)的機(jī)器人與感知團(tuán)隊(duì)是一個(gè)研發(fā)自主競(jìng)速無(wú)人機(jī)中人工智能技術(shù)的研究團(tuán)隊(duì)。5月下旬，瑞士研究人員與其他8個(gè)團(tuán)隊(duì)一起參加了由美國(guó)洛克希德·馬丁公司贊助的為期兩年的AlphaPilot開放式創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽。在擊敗其它自主無(wú)人機(jī)和一名職業(yè)無(wú)人機(jī)飛手后，獲勝者將獲得高達(dá)225萬(wàn)美元的獎(jiǎng)金。

室內(nèi)

室外

該團(tuán)隊(duì)教授Davide Scaramuzza說(shuō)，“首先要指出的是，擁有一架能夠高速完成比賽甚至擊敗人類飛行員的自主無(wú)人機(jī)，并不意味著我們能夠擁有能夠在實(shí)際、復(fù)雜、非結(jié)構(gòu)化、未知的環(huán)境中（例如災(zāi)區(qū)、坍塌的建筑物、洞穴、隧道或狹窄的管道、森林、軍事場(chǎng)景等）進(jìn)行自主導(dǎo)航的無(wú)人機(jī)。然而，為無(wú)人機(jī)開發(fā)魯棒且計(jì)算效率高的狀態(tài)估計(jì)、控制和規(guī)劃算法將是一個(gè)起點(diǎn)。”

洛克希德馬丁公司AlphaPilot項(xiàng)目經(jīng)理Keith Lynn說(shuō)，“從424名AlphaPilot項(xiàng)目申請(qǐng)者中脫穎而出的9支隊(duì)伍，將在2019年參加由無(wú)人機(jī)競(jìng)速聯(lián)盟人工智能機(jī)器人賽道組織的4場(chǎng)比賽?！睘榱舜_保對(duì)每個(gè)團(tuán)隊(duì)的人工智能技術(shù)進(jìn)行公平的比較，每個(gè)AlphaPilot團(tuán)隊(duì)將把自己的AI代碼上傳到相同的、專門設(shè)計(jì)的無(wú)人機(jī)上，該無(wú)人機(jī)的機(jī)載計(jì)算硬件以NVIDIA Xavier GPU為核心。

Lynn說(shuō)，“洛克希德·馬丁公司正在為9個(gè)AlphaPilot團(tuán)隊(duì)提供指導(dǎo)，以支持他們的人工智能技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新。公司將于7月在麻省理工學(xué)院主辦為期一周的開發(fā)者峰會(huì)，致力于研討和改進(jìn)各AlphaPilot團(tuán)隊(duì)的代碼?！彼赋?，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都將保留其AI代碼的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

創(chuàng)建和訓(xùn)練依靠視覺(jué)導(dǎo)航在復(fù)雜環(huán)境中執(zhí)行高速飛行的人工智能技術(shù)不是一件容易的事情。一個(gè)很大的挑戰(zhàn)來(lái)自于如何使無(wú)人機(jī)快速加速、急轉(zhuǎn)彎、側(cè)向飛行、曲折飛行甚至后空翻。這意味著，在無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中，攝像機(jī)圖像可能突然出現(xiàn)傾斜，甚至顛倒。當(dāng)無(wú)人機(jī)以高速飛行并且攝像機(jī)從多個(gè)方向采光時(shí)，可能發(fā)生運(yùn)動(dòng)模糊。無(wú)論是攝像機(jī)本身還是可視化軟件都很難補(bǔ)償環(huán)境中亮部和暗部之間的突然變化。

為了幫助人工智能，Scaramuzza團(tuán)隊(duì)最近發(fā)布了一個(gè)無(wú)人機(jī)競(jìng)速數(shù)據(jù)集，其中包括由一名專業(yè)飛手在室內(nèi)和室外環(huán)境中操縱無(wú)人機(jī)得到的真實(shí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)。該團(tuán)隊(duì)在2019年IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化國(guó)際會(huì)議上公布了這些數(shù)據(jù)，其中包括復(fù)雜的空中機(jī)動(dòng)（如后空翻）、覆蓋數(shù)百米的飛行序列以及高達(dá)83公里/小時(shí)的飛行速度。

無(wú)人機(jī)競(jìng)速數(shù)據(jù)集還包括由該組織一種特殊的仿生事件相機(jī)捕捉到的數(shù)據(jù)，這些攝像機(jī)可以在微秒級(jí)時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到每個(gè)像素的運(yùn)動(dòng)變化。相比之下，普通相機(jī)需要在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)來(lái)比較每個(gè)圖像幀中的運(yùn)動(dòng)變化。事件相機(jī)已經(jīng)被證明能夠幫助無(wú)人機(jī)靈活地躲避該團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室研究人員扔向它們的足球。

該團(tuán)隊(duì)在競(jìng)速無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)集方面的工作部分得到了美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）的資助，這筆資金來(lái)自該局的快速輕型自主性（FLA）計(jì)劃。該計(jì)劃旨在使小型自主無(wú)人機(jī)能夠在沒(méi)有GPS導(dǎo)航或不與人類飛行員通信的情況下高速穿越雜亂的環(huán)境。

這種快速無(wú)人機(jī)可以充當(dāng)軍事偵察員，檢查危險(xiǎn)的建筑物或巷子?？傆幸惶?，它們也能幫助搜救隊(duì)找到被困在半倒塌建筑物中或迷失在樹林中的人。Scaramuzza說(shuō)，能夠高速飛行而不撞到物體，還能最大限度地利用有限的電池續(xù)航時(shí)間，將使無(wú)人機(jī)在各種任務(wù)中的效率更高。畢竟，大多數(shù)無(wú)人機(jī)的電池續(xù)航時(shí)間都是因?yàn)樾枰陲w行中懸停而耗盡的，而飛行得更快不會(huì)消耗太多的電池續(xù)航時(shí)間。

即使人工智能成功地征服了無(wú)人機(jī)的障礙賽道，那也將是這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的開始。還需要什么？Scaramuzza特別指出，需要處理煙霧、灰塵、霧、雨、雪、火、冰雹等低能見度條件，這是復(fù)雜現(xiàn)實(shí)環(huán)境中基于視覺(jué)的算法和人工智能面臨的一些最大挑戰(zhàn)。

Scaramuzza說(shuō)，“我認(rèn)為，如果我們希望將來(lái)能夠利用自主機(jī)器人輔助救援人員在地震或自然災(zāi)害后拯救生命，我們就應(yīng)該開發(fā)和發(fā)布包含煙霧、灰塵、霧、雨、火等條件的數(shù)據(jù)集?！?/span>

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