智慧之翼:无人机从何处来往何处去?

2018-03-06 08:08:00 人民日报 分享
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原标题:智慧之翼(逐梦)

  初识

  若干年前,我在某森防部门任职时,初识了无人机。当时,一片森林发生了一种罕见的病虫害,且呈蔓延态势。我受命带领一个专家组,前往执行防控任务。那片遭灾的森林处在一座险峻的高山上,迎面尽是悬崖峭壁,飞瀑喷雪,荆棘横生,森防人员凭借脚力很难到达现场。病虫害的具体情况不甚明了,怎么办?——必须搞清受害树种、受害程度和受害面积才能施策防治。情急之时,呼叫后方就近调来一架无人机。

  那是我头一次接触无人机。

  操控人员像放飞一只鸟那样,随手一抛,无人机就上天了。嗡嗡嗡!空中的无人机似乎很调皮,忽左忽右,忽上忽下。在场所有的人都仰着头,目光被无人机牵着,忽左忽右,忽上忽下。我当时心里嘀咕,这东西能行吗?

  顷刻间,视频图像已经实时传回地面——森林里的“虫情”“病情”以及正在蔓延的“灾情”,在电脑屏幕上清晰可见。更奇的是,视频图像的各种不同颜色还能自动分割,如同毕加索的画笔,绘出各种轮廓,轮廓线条在电子地图上生成一个一个的“斑点”。接着,那些“斑点”又变魔术般生出大脑和慧眼,识别并统计出各种各样的数据——哪些树是健康树,哪些树是枯死树,哪些树是遭受了病虫害的树,各自的面积是多少,一目了然,清清楚楚。

  我立时目瞪口呆了,深切感到,这个世界与以往不同了。

  很快,专家现场会诊,对症配药,用无人机对那片森林的病虫害进行了精准施药,控制了灾情。我喊了一声收工!大家收拾家什,背上背囊迈着蹒跚的脚步,开始下山。

  行至半山间一草庐时,忽闻柴门里传出妇人嘤嘤声。叩门打问才知晓,妇人家里一只羊丢了,四处找寻,未见踪影。我身后一个声音说:“让无人机找找”——说话间,无人机已经上天了。一圈一圈地找,黄豆地里花生地里没有,玉米地高粱地里没有,柞树林里榛子灌木丛里没有,附近山岭溪涧青纱帐里找遍了也没有。我的心里打了几个问号——会不会被狼叼走了呢?会不会被贼人偷走了呢?就在我揣想各种可能的时候,无人机抖擞精神,翻过一座更远的山岭,终于在一条河湾里找到了那只羊。

  “是它吗?”操控人员指着电脑屏幕上那只羊的视频图像问妇人。

  “嗯,是它。耳朵上有块黑。”妇人擦擦眼睛肯定地回答,“这个该宰的东西!”——破涕为笑了。

  原来,山岭那边河湾里的草实在太肥美,那只羊贪吃,竟索性不归了。嗡嗡嗡,空中的无人机紧紧跟随着,生怕它再丢了。

  忽然,一只游隼闪进视野,在无人机身后跟飞,忽上忽下,忽高忽低,如影相随,画面甚有趣。

  话说无人机

  想不到,风筝居然是人类最初的飞行器。古时称“鹞”,亦谓之“鸢”。1887年,英国人道格拉斯·阿奇博尔德把相机装在风筝上照相,这或许就是无人机最早的雏形。

  然而,无人机名称的出现,已经是20世纪二三十年代的事情了。1927年,世界上第一架无人机在英国皇家海军“堡垒”号军舰上问世。历史不是某一个发明造就的,它是在社会、经济和科技进步的相互作用下,随着时间的到来而到来的。其实,无人机真正的历史也不过一百余年的时间。

  中国无人机研制始于20世纪五六十年代。刘亚楼、钱学森、范绪箕等都曾提出过“要造出我们自己的无人机”的构想。1966年12月6日,“长空一号”首飞成功。从此,共和国的蓝天上,有了属于中国人自己研制的无人机。“长空一号”总设计师——赵熙,一生只做一件事,研制无人机。

  何谓无人机?专家告诉我,无人机是飞机,但不只是飞机。这话怎么理解呢?完整意义的无人机,指的是无人机系统。这个系统是由无人机平台、任务载荷、起降系统、测控与信息传输系统及地面保障系统等组成。无人机无人驾驶,因此被冠以“无人”。实际上,它具有多重有人驾驶飞行器的特征和功能,故而“似人非人”才是“无人”的真正内涵。而无人机也不一定无人,有的无人机也可以载人——比如,以色列“空中骡子”无人机就可以载人。“空中骡子”造型怪异,如同一堆废弃的烂铁,毫无美感。这不要紧,以色列人注重的是实用。别看“空中骡子”长相粗鄙,却能垂直起降,能在空中悬停。载人载物,不吝力气。在自然界,能在空中悬停的鸟类,只有蜂鸟。

  无人机是人的创造,人在创造无人机的同时,也创造了无人机的秘密,而无人机的秘密里隐藏着人的秘密,那秘密里有人的思想、趣味和审美。

  无人机的出现令人兴奋。它一直更像是科幻小说,而非现实技术,让机器自主动作并且飞来,这简直是神才有的能力。

  常见的无人机有三种类型。其一,固定翼。就是翅膀固定,靠流过机翼的风提供升力。一般而言,军用无人机多是固定翼。固定翼飞行速度快,高度高,抗风能力强。其二,是直升机。靠一个或者两个主旋翼提供升力。其三,是多旋翼。就是具有四个或者更多旋翼的直升机。其实,这个也是直升机,但为了突出它的多旋翼,就叫多旋翼,而不叫直升机了。

  按用途来分,无人机可分为军用无人机、面向行业应用的工业级无人机和面向大众玩家的消费级无人机。而工业级和消费级均属于民用范畴。

  2017年全球无人机产量三百万架。无人机系统种类繁多,在尺寸、重量、航程、飞行高度、飞行速度等方面都有较大差异。美国的“全球鹰”是无人机中的巨无霸。看起来它很像一头虎鲸,黑白分明,流线优美,器宇轩昂,威风凛凛。就续航时间、飞行距离和飞行高度而言,它是目前世界上最先进的无人机。

  无人机是现代战争的利器。“彩虹”无人机系列,是中国军用无人机方阵中的尖兵。“彩虹”察打一体无人机(目前,察打一体无人机主要由中美两国设计制造),复合式挂架,可挂载十六枚空地导弹,载重量可达一吨。它一出手,顷刻间就可以摧毁一个坦克连。它携带的雷达可穿透墙壁,能够辨认和追踪建筑物内的目标。续航时长四十小时,最大飞行距离超过一万公里。这就意味着,三千公里以外的目标,它能直接扑过去,可以执行“定点清除”或者“斩首行动”。外电报道说,这是中国无人机里“最可怕的杀手”。

  “彩虹”的另一款大家伙——太阳能无人机。它是用太阳能做动力,机体不携带燃料。机翼上全部是太阳能板,翼展四十五米,飞行高度超过两万米,任务区域广阔无边。“彩虹”太阳能无人机的最大特点——其一,飞得高,高到什么程度?高到几乎要出大气层了,准确地说,就是要出未出大气层的高度。这个高度,即便是风电雷暴,哪怕是强台风,也都是在它的下面,毫无影响。故此,它又有“准卫星”“大气层里的卫星”的说法。其二,飞得长。主要指续航时间长,一口气续航时间可以超过二十四小时,如果需要更长时间,它甚至可以留空数天数月数年。“彩虹”太阳能无人机,不用加油,不用补充能量。因为它本身在吸收太阳能的同时,就创造了能量。它体能充沛,脑子灵光,耐力极强,可军用,可民用。

  中国的“翼龙”个头也不小。“翼龙”机长十一米,高四米盈余,翼展二十余米。可凌云直上九千米,续航二十小时,翼下的复合挂架可挂载十二枚导弹。即便稍纵即逝的目标,也能立斩无赦。“翼龙”,亦乃强国之利器也。

  2018年1月12日,我走进“彩虹”总部——中国航天空气动力技术研究院。“彩虹”总设计师石文不无感慨地对我说:“无人机在中国令人惊叹的高速发展,其实并不是一个独特的孤立现象。这背后是我国改革开放四十年来技术积淀和强大的工业、科技基础。没有数字电传飞行控制、先进导航、综合航电和指挥控制等技术的突破,就没有无人机发展的今天。”

  无人机改变了什么?

  无人机又被唤作空中机器人,一个重要的原因——它的运行空间原本并不属于人类。无人机以及无人机所包含的自动化技术,其运行方式是人类永远所不能的。它并非抢走了我们的工作,而是开始进行我们永远无法从事的工作。

  在我们看不到的空间里,有一个更广阔的空间。我们虽然看不到,但无人机看到了。无人机看到了,就是我们看到了。

  其实,无人机的原理无处不在——小的传感器通过网络连接到信息处理算法,以我们从未做到,甚至从未想到的方式处理来自我们的数据。——显然,无人机是超越了人类自身的机器人。它的思维方式与人类的思维方式绝对不同。它不是沉重的工业机器,也不是头重脚轻的滚动装置。它是什么?

  ——它是我们无法理解的智慧物种。

  ——它是负载着我们梦想的空中精灵。

  想象注满能量。

  科技进步带来的变革,正在颠覆着这个世界已有的秩序和逻辑。无论是抵制、抗拒,还是畏惧,都无济于事,因为未来已经到来。

  世界在改变中正变得妙趣横生,多姿多彩。

  无人机的新功能被不断创造出来,我们对无人机的审美标准也在发生相应的变化。无人机到底会走向何方?也许,将来的某一天,天空上的事情比地面上的事情要多得多。

  未来,人,是不是可以乘坐无人机去月亮上或者火星上旅游?——这是完全可能的。无人机将成为标准化的交通工具,我们或许还可以省去打包和装卸行李的烦恼,甚至可以直接把家搬过去,搬到月球上去,搬到火星上去。埃隆·马斯克信誓旦旦,有一段时间逢人就讲,他要搭载无人机去火星上建一座农场,种蔬菜。然后,在火星上退休。他在国际宇航大会上发表演讲时说,他已经制订了一项宏大计划,十年后他要陆续把数十万人送往火星。无人机将频繁往来于地球与火星之间。往返一次需要六个月时间。

  “这种无人机的载重量将达到一百吨。”马斯克绘声绘色地描述道,“太空旅行并不寂寞,机舱里的设施本身就都很有趣,乘客有零重力室、咖啡厅、电影院和其他多种娱乐消遣可以选择。”

  有人请他透露一下飞往火星的无人机票价,他不无认真地说,每个座位最初票价大约二十万美元,最终要降到十万美元。因为无人机及其系统装置可以重复使用,运营成本降低,票价自然就降下来了。他说,这种无人机的另一个名字叫——太空飞船。

  马斯克是著名太空探索专家。2015年5月31日,他的“龙飞船”太空舱成功与国际空间站对接后返回地球。他开启了太空运载的私人运营时代。世界上掌握了航天器回收技术的,有个说法是只有三个国家一个人。三个国家是:美国、俄罗斯、中国,一个人就是埃隆·马斯克。

  马斯克的话,或许不是开玩笑。

  无人机改变了空间,改变了时间,也改变了人。

  这个时代充满传奇,没有什么事情不可能发生。

  多面角色

  民用无人机除了航拍照相以外,还能做什么呢?

  当然,它能做的事情多了。植保、救援、防火、防虫、医疗、巡护、测绘、检测,乃至具体到一次别具创意的有浪漫故事的求婚。总之,它可以做许多超出我们意料的事,而且不知疲倦,从不抱怨。

  它是突发事件急救员,它是航拍摄影师,它是会飞的缉毒警察,它是地形遥感测绘员,它是野生动物巡护员,它是投递邮件的邮差,它是空中的喷雾器,它是放牧的牧羊犬,它是给心上人送花的爱的使者……它还是什么?这要看我们希望它是什么。

  农业植保每年所用农药(原药制剂)一百二十万吨。传统的作业方式是农民用喷雾器喷药,如果防护不当,药液很容易通过口腔、呼吸道和皮肤等途径侵入人体。我国每年农药中毒人数有九万人,其中致死致残的就有八千人,大都是因为施药防护不当导致的。

  近年,无人机喷药作业大受农民欢迎。一架无人机一小时作业六十亩,相当于人工作业的四十倍,而且安全、防治效果好。

  在南方某农田防治现场,一架无人机正在离地面三五米的空中作业,喷洒农药。那架无人机搭载四个喷头,旋翼产生的气流作用于雾化药剂,可让药剂到达农作物最靠近的土壤部分。喷头是静电喷雾装置,由高智能控制,能够定速、定高飞行和定流量喷洒,精准到位。无人机作业时,几乎看不到药雾弥漫的景象,喷洒的药液通过静电吸附功能,瞬间全部附着在庄稼叶片上,即使叶片的背面也能均匀受药。

  无人机有航线断点记忆功能。无药了,也不要紧,它可以自动记忆坐标点。加完药后一键返回断点处,继续喷洒作业。断点断在哪块田,哪条垄,哪些作物,它清清楚楚,从不糊涂。

  据统计,2017年,光是植保无人机,我国农村的需求就有一万五千架。如同犁和镐头一样,喷药除虫,无人机将成为田间地头会飞的农具。农业部官员说,无人机属于农机新产品,已经正式纳入国家农业补贴范围。我国有二十亿亩农田,三十一亿亩森林,三十三亿亩草原,防虫防病防火任务繁重,植保无人机大有可为呀。

  可惜,会操控植保无人机的飞手少之又少。培训更多的飞手是当务之急呢。

  当然,无人机也常常干出惹是生非的勾当。在华盛顿,一架无人机居然优哉游哉降落于白宫南草坪。由此,引发人们对美国的空防体系产生怀疑。在东京,一架无人机携带一瓶放射性废料,也携带着环境保护主义者的愤怒,降落于日本首相官邸楼顶,引来首相官邸里的人一片惶恐。在伦敦,犯罪分子用无人机向监狱里运送毒品、手机和武器的事情也不是什么新闻了。

  据报道,2017年4月21日,仅仅三个小时里,成都双流机场就遭遇了四架“黑飞”无人机的干扰,导致五十八个航班备降其他机场,四架飞机返航,一万余名旅客出行受阻。在此之前,多处机场发生无人机闯入机场净空区事件。仅2017年上半年,全国各地机场就发生五十余起无人机影响航班运行的事件,影响航班超过二百七十架次。好家伙,无人机“黑飞”惹出的乱子可真是不少。

  战争杀手

  军用无人机最初的角色并不怎么光彩——它是作为目标靶机而出现的,也就是说用自己的粉身碎骨来培养空军飞行员的实战能力。因而它相貌粗鄙,结构简单,声音嘈杂,也就没有更多人在意了。

  二战时期,美国共生产了一万五千个靶标无人机。

  1991年,在海湾战争中美军动用大批无人机,完成了战场侦察、火炮校射、通信中继和电子对抗任务。美军在伊拉克、阿富汗等地的战场上,动用无人机攻击达数百次。2001年,美军用“捕食者”无人机摧毁一辆塔利班坦克。而在伊拉克战争中,仅“全球鹰”无人机就执行了十五次作战任务,美军使用它所搜集的目标情报,摧毁了十三个伊拉克地对空导弹连,五十个地对空导弹发射架,七十辆导弹运输车,三百辆坦克和三百个地空导弹箱。不是打不打得准的问题,而是想不想打的问题。“全球鹰”是美军的利器。

  俄罗斯虽然没有最先进的无人机,但却拥有最先进反无人机作战系统。俄军组建了世界上第一支反无人机部队。俄军的“蔷薇”电子战系统,可以对无人机进行大功率信号压制,也可以进行指令欺骗。还有一种新型武器——能够造成所有“蜂群”无人机系统电子器件瞬间瘫痪。

  军事专家说:“战争中的自动化是极其可怕的。但是,与军事自动化画上等号的不是巡航导弹,不是机灵炸弹,而是无人机。”有人说,美国空中力量的军事实力无法再现昔日辉煌了。我不是军事专家,但从我近期掌握的情况来看,这是一种错误的认识——美国从来就没有停止前进的脚步。美军研制的无人机型号超过六十种,总数上万架。美军的规划显示,未来无人战机将超过有人战机。

  1981年,发明了氢弹的特勒说:“无人机的重要性,堪比20世纪30年代的计算机。”

  新时代之光

  在中国,民用无人机领域可以说是群雄并起,群星璀璨。掰着指头数数,除了大疆,还有昊翔、亿航、星图、零零无限、极飞科技、数字绿土、零度智控、科比特航空等等,能列出一长串的名单。

  如果说全球民用无人机市场十分天下的话,那么中国占七成,欧美占两成,其他加起来也不过一成。

  大疆无人机产品中,从飞控、飞行平台、动力系统,到电源系统和影像系统都是自己研发的。大疆微小消费无人机,从设计上剔除了所有可能导致心情不愉快的各种可能,最大限度地体现了好玩的各种因子——隔震、精巧、有趣、可折叠、机身轻、续航长、画质清晰。

  大疆无人机,可以像手机一样放进衣服口袋里,也可以像矿泉水瓶一样塞进背囊的网袋里。在你开始一场浪漫之旅,向着诗和远方大步迈进的时候,它不是负担,不是累赘,不是麻烦。相反,它却能为你带来更多的意外和惊喜,还有欢愉和快乐。

  大疆的秘密在于它的大脑——飞行影像控制系统(简称“飞控”)的不可超越。没有这个“飞控”,无人机就是无头苍蝇,也成不了天上的眼睛。而这个“飞控”取决于算法。算法既要安全稳定地飞行,又要能够避障,保护无人机,防止坠毁。也可以说,无人机就是算法的集合。是啊,任何足够先进的科技都与魔术别无二致。

  美国人喜欢什么从不掩饰。世界首富比尔·盖茨喜欢大疆,苹果公司之父沃兹尼亚克喜欢大疆,好莱坞导演詹姆斯·卡梅隆喜欢大疆,西部农场主喜欢大疆,美国警察喜欢大疆。——为什么喜欢?因为操控简单。无需像驾驶汽车那样要经过培训,顶风冒雨,要熬够多少多少学时,还要天天指纹打卡,要考试,取得了驾照才能驾车上路。——而大疆则不,可谓到手即飞。无需组装这个那个,无需加装相机摄像机。

  大疆总部在深圳。大疆,乃大志无疆之意。它创立于2006年,刚刚十二岁,还是个涉世未深的少年嘛!大疆拥有一万两千名员工,却有五千名研发人员专注于技术创新。在海外七个国家的十七个分支机构,主要也是研发人员。“精益求精,止于至善”——大疆在自己的发展壮大过程中,从来不去搞关系,不去追风口,不去追资本,不去炒概念,不去赚快钱。甚至连上市的念头都没有。它不屑追求那种千篇一律的所谓成功,而是选择了一条最难走的路,那就是一门心思研发和制造打动人心的产品。

  大疆无人机产品的迭代速度快得惊人,一直使追赶者气喘吁吁,望尘莫及。

  大疆人平均年龄不到二十七岁,他们是早晨八九点钟的太阳。“对年轻人一味地限制和训导一定是错的。”大疆没有非常严格的职级制约,能解决问题的人可以迅速获得资源支持。几年前,一位还在大疆实习的年轻人,想出了能让无人机脚架折叠的设计方案,解决了无人机在航拍过程中三百六十度拍摄,而不会被脚架阻挡的问题。——多好的创意啊!

  大疆立马在组织上和资金上给予支持——一百多人的团队由这个实习生领导,并投入一千多万元资金,使其设计方案成为现实的可以折叠的无人机产品。研发跟着“问题导向”走,后来,折叠无人机又发展成了变形无人机,接着,航拍一体无人机也面世了。

  大疆的可贵,在于只要你有了翅膀,就会给你提供翱翔的天空。大疆的可贵,在于它的想象力的无疆,对研发创新,不惜血本。

  我在大疆采访时,得到消息:三年内,位于深圳西丽的大疆总部新大楼——“天空之城”将拔地而起,横空出世。

  “天空之城”,好名字!

  随着智能时代的到来,谁掌握了天空,谁就掌握了未来。

  我抵达深圳的次日,深圳发生了一件具有新时代意味的新闻:无人驾驶公交车上路运行。这是一种高度智能化的公交车,车上配有激光雷达、毫米波雷达等智能设备,能辨识红黄绿信号灯,能感知周围情况,并对突发状况作出反应。虽然无人驾驶,但此车能够从容减速避让,紧急停车,障碍物绕行,变道,自动按站点停靠等。总之,比有人驾驶车还规矩,可靠,安全。啧啧,无人驾驶胜过有人驾驶。

  四十年前,深圳还仅仅是个小渔村。十几条渔船,十几张渔网。空气中日日弥漫着海腥味。那些摇橹的渔民,怎么也没有想到,他们晒渔网晒鱼干的地方,会以最快的速度生长出一座城市,而这座城市又用科技和智慧创造出了一个又一个的传奇。

  当年,“时间就是金钱,效率就是生命”——这句中国人熟悉的标语最早出现在深圳街头的时候,曾引起轩然大波。但是,深圳人不争论,而是埋头做事,埋头创新,用“叫得响,数得着”的成果来诠释这句话的深刻内涵。太阳,每天都是新的。四十年,深圳创新的脚步从未停歇。继互联网和智能手机出现之后,人工智能、基因工程、纳米技术、无人驾驶等各类技术也在深圳大放异彩,气象万千。——为什么是深圳?

  不驰于空想,不骛于虚声。——或许,这就是深圳的魅力所在吧。不得不承认,此次深圳之行和对无人机的采访,我的固有的观念和思维,常识与经验,以及规则与逻辑,都被改变了。

  在此,我要向那些造出强国利器和智能美物的人们致敬!正是他们的智慧和创造,改变了世界对中国的看法。正是他们的智慧和创造,让我们这个民族,在面对世界时有了足够的底气和自信。

责编:赵汗青