人工智能在無(wú)人機(jī)上的運(yùn)用研究

王發(fā)斌

摘要：人工智能（Artificial Intelligence），也就是當(dāng)下熱門(mén)的Al技術(shù)，是=十世紀(jì)50年代由計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)的綜合技術(shù)，它賦予機(jī)器學(xué)習(xí)、模擬等類(lèi)人能力。二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著人類(lèi)不斷的創(chuàng)新變革，人工智能被當(dāng)今社會(huì)廣泛運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域，如智能家居、掃地機(jī)器人、自動(dòng)駕駛汽車(chē)等。如今，人工智能在軍事領(lǐng)域的發(fā)展也是蒸蒸日上，在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展更是征途如虹。未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)趨于無(wú)人化、智能化，無(wú)人機(jī)注定是未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)各個(gè)國(guó)家的一塊“兵家必爭(zhēng)之地”，所以，研究人工智能在無(wú)人機(jī)上的運(yùn)用，顯得尤為重要也很必要。

1 基于人工智能的圖像識(shí)別

眾所周知圖像識(shí)別—直是無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前無(wú)人機(jī)拍攝的航空相片，需要人工去判讀，進(jìn)而識(shí)別出相片中拍攝的地形、地物以及軍事設(shè)施，需要花費(fèi)大量的時(shí)間、人力和物力，而且，對(duì)于情報(bào)手的讀圖、識(shí)圖能力也提出了極高的要求，稍有不慎，就有可能誤讀、漏讀，甚至于可能錯(cuò)失戰(zhàn)機(jī)。那么，如何快速、清晰、準(zhǔn)確地識(shí)別出機(jī)載任務(wù)設(shè)備所拍攝出圖像，成為每一名科技工作者追求的一個(gè)制高點(diǎn)。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及人工智能的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)智能化程度越來(lái)越高，在圖像識(shí)別方面有了較大的發(fā)展。我們都知道，在人的身體部位中，只有人眼才會(huì)產(chǎn)生視覺(jué)效果，人眼具有極強(qiáng)的圖像識(shí)別能力，當(dāng)圖像的位置、角度、距離發(fā)生變化時(shí)，視覺(jué)效果也會(huì)隨之改變，在人眼視網(wǎng)膜上形成的圖像形狀和大小也隨之改變，但這并沒(méi)有影響人腦對(duì)圖像的判斷。由人工智能發(fā)展而來(lái)的圖像識(shí)別，和人眼識(shí)別的原理存在相似|生，計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別的過(guò)程也和人腦識(shí)別過(guò)程大體一致都是通過(guò)識(shí)別圖像的重要特征來(lái)識(shí)別物體比如，在我們的日常生活中，看見(jiàn)一個(gè)紅色的圓形物體，我們可能識(shí)別為蘋(píng)果，當(dāng)我們看到書(shū)本上的字符，以大寫(xiě)字母‘'A，為例，這個(gè)字母有一個(gè)突出的尖角，就識(shí)別為“A”。歸納起來(lái)，這個(gè)過(guò)程主要包含四個(gè)步驟：

1.1 獲取數(shù)據(jù)信息

獲取的圖像信息是圖像識(shí)別的前提，也是其關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果沒(méi)有獲取到能夠識(shí)別這一物體特征的關(guān)鍵信息，就不能很好的識(shí)別出來(lái)，很有可能會(huì)識(shí)別錯(cuò)誤。

1.2 預(yù)處理信息數(shù)據(jù)

通過(guò)對(duì)獲取的圖像信息數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、變幻。平滑等，使獲得的圖像信息更加清晰明了。

1.3 特征對(duì)比

通過(guò)所采集到的圖像中物體的特殊特征，與事先在計(jì)算機(jī)中所存儲(chǔ)物體特征進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而與電腦存儲(chǔ)信息相似度最高的物體進(jìn)行匹配，最終成功識(shí)別出圖像。

人工智能在圖像識(shí)別中的常見(jiàn)形式主要有三種，即模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像識(shí)別、非線性降維識(shí)別。這三種模式，在各個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛運(yùn)用，并且取得了很好的效果，目前，這種智能圖像識(shí)別技術(shù)還沒(méi)有很好地運(yùn)用于無(wú)人機(jī)上，對(duì)于無(wú)人機(jī)拍攝的航空相片，還需要人工進(jìn)行判讀，并不能很好地實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自主判讀，將來(lái)，如果說(shuō)這種技術(shù)能運(yùn)用于無(wú)人機(jī)，將大大提高無(wú)人機(jī)的智能化程度，那時(shí)，對(duì)于航空相機(jī)所拍攝的圖像，就不需要用人眼去判讀，無(wú)人機(jī)機(jī)載計(jì)算機(jī)完全可以模擬人眼判讀直接判斷圖像中的地物地貌，省去人工讀圖這一環(huán)節(jié)，及極大地提高無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)效能。不久的將來(lái)。隨著無(wú)人機(jī)的圖像識(shí)別能力的飛速發(fā)展，將會(huì)做到以計(jì)算機(jī)代替人腦，做到發(fā)現(xiàn)即摧毀，使無(wú)人機(jī)真正成為制霸戰(zhàn)場(chǎng)的殺手锏。

2 基于人工智能的自主控制

2005年，美國(guó)著名導(dǎo)演羅伯科恩執(zhí)導(dǎo)了一部關(guān)于現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的科幻大片《絕密飛行》，

影片中，講述了一架由美國(guó)海軍利用豐富的作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)培訓(xùn)的智能化無(wú)人機(jī)艾迪，艾迪擁有最先進(jìn)的人工智能計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和隱身功能，在一次任務(wù)返回途中，被一束來(lái)自低空的強(qiáng)雷電擊中，直接導(dǎo)致無(wú)人機(jī)上的智能計(jì)算機(jī)“蘇醒”，真正擁有了‘‘人類(lèi)的智能”，艾迪不但能夠?qū)W習(xí)大量的飛行技巧和作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，而且還學(xué)到了‘‘人類(lèi)的野心和情感”，擁有了自主控制的能力。在“艾迪”與三位飛行員共同執(zhí)行的一次任務(wù)中，擅自改變自己的飛行路線以及事先的戰(zhàn)術(shù)安排，對(duì)原本需要偵查的“目標(biāo)區(qū)域”進(jìn)行了強(qiáng)有力的武器攻擊，成為了一部完美的“殺人機(jī)器”。

從科技發(fā)展趨勢(shì)看，人類(lèi)正在朝這方面努力，試圖制造出像艾迪這樣的無(wú)人戰(zhàn)斗機(jī)。目前，以人類(lèi)目前的科技水平，并不能制造出像艾迪這樣智能化程度極高的無(wú)人機(jī)，人類(lèi)對(duì)于無(wú)人機(jī)的操控，還停留在指令式操控階段，對(duì)于執(zhí)行任務(wù)的復(fù)雜性和不確定性，執(zhí)行任務(wù)環(huán)境的高度變化，需要飛控手發(fā)送一系列指令遠(yuǎn)程操控?zé)o人機(jī)飛行，并不能自主控制飛行。由于無(wú)人機(jī)在這方面的智能化程度還有待優(yōu)化，自主控制自然而然成為了當(dāng)今無(wú)人系統(tǒng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。美國(guó)根據(jù)本國(guó)無(wú)人機(jī)自主控制技術(shù)的能力，將其劃分為10個(gè)等級(jí)（如圖一），并在人工控制階段取得了較大的進(jìn)步。2016年6月，美國(guó)辛辛那提大學(xué)開(kāi)發(fā)的人工智能系統(tǒng)“阿爾法”，在空戰(zhàn)模擬對(duì)抗中，戰(zhàn)勝了經(jīng)驗(yàn)豐富的空軍上校?！鞍柗ā睆膫鞲衅鞯男畔⑺鸭⒎治鎏幚淼阶龀稣_的判斷和選擇，整個(gè)過(guò)程不到1毫秒，使其在戰(zhàn)斗中大大提高了戰(zhàn)斗機(jī)的生存能力。中國(guó)在國(guó)家機(jī)構(gòu)和廣大科研人員的不斷努力下，關(guān)于無(wú)人機(jī)自主控制的基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)等也有了較深層次的發(fā)展，并取得了很多高水平成果。從目前的發(fā)展來(lái)看，基于人工智能的無(wú)人機(jī)在自主控制方面呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，在計(jì)算機(jī)的輔助下，依托人類(lèi)知識(shí)庫(kù)，通過(guò)邏輯推理，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)判斷和作戰(zhàn)意圖的理解，更有效的解決飛行中遇到的問(wèn)題。參照?qǐng)D二，通過(guò)人工智能與人類(lèi)智能的能力對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，人工智能正在逐步接近人類(lèi)智能。也許，在不久的將來(lái)，隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，無(wú)人機(jī)在自主控制方面的智能化程度得到進(jìn)一步提高就無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)來(lái)說(shuō)，已經(jīng)不需要飛控手和任務(wù)設(shè)備控制手協(xié)同操作來(lái)完成任務(wù)，雖然不能像科幻電影中所描述的那樣，讓無(wú)人機(jī)真正擁有“人類(lèi)的智能”，但也可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的自主控制，把人力從無(wú)人機(jī)控制中解放出來(lái)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的智能化。

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