智能無人系統(tǒng)成為全球新型戰(zhàn)略性技術(shù)發(fā)展趨勢

　　【儀表網(wǎng) 儀表下游】導(dǎo)讀：基于大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)不斷迭代的無人化系統(tǒng)正在成為全球新型戰(zhàn)略性技術(shù)發(fā)展的重大趨勢。大量無人系統(tǒng)近年來已經(jīng)在眾多領(lǐng)域得到實(shí)際應(yīng)用。面對(duì)未來裝備高度智能化、無人化的技術(shù)發(fā)展趨勢，中國又在哪些關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域加緊研究呢？
 

　　跳舞機(jī)器人和“機(jī)器鯊魚”
 

　　說到無人系統(tǒng)，人們最容易想到的就是人形機(jī)器人。會(huì)跳舞的機(jī)器人是智能院平時(shí)開展智能無人技術(shù)研究的一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)。它最大的特點(diǎn)是在機(jī)器人前端集成智能院自主研制的“海雀”認(rèn)知處理器。按照傳統(tǒng)方式，需要將機(jī)器人收集到的海量信息傳回后端處理，一旦網(wǎng)絡(luò)帶寬受限，機(jī)器人很可能就無法及時(shí)反應(yīng)；加載“海雀”之后，機(jī)器人可在前端進(jìn)行感知推理和輕量級(jí)的信息智能預(yù)處理，然后再將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)回傳，明顯減輕網(wǎng)絡(luò)通信的壓力。
 

　　據(jù)專家介紹，通常機(jī)器人在室外是通過GPS、北斗系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)定位，而在城市樓宇、深山密林、洞穴中則存在導(dǎo)航信號(hào)微弱的情況，此時(shí)無人平臺(tái)就需要具備自主感知環(huán)境的能力。《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者在現(xiàn)場看到，另一個(gè)小機(jī)器人可以通過視覺相機(jī)等傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊未知環(huán)境的動(dòng)態(tài)感知和自主行動(dòng)，并展示了三維地圖實(shí)時(shí)構(gòu)建和自主定位能力。同時(shí)，隨著機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，三維地圖還可以實(shí)現(xiàn)增量更新。據(jù)介紹，如果在洞穴等黑暗環(huán)境下，機(jī)器人會(huì)使用紅外相機(jī)感知環(huán)境，再通過深度學(xué)習(xí)算法識(shí)別人、植物、物體等目標(biāo)，并依然可以探測出與特定目標(biāo)之間的位置信息。
 

　　除了陸地上活動(dòng)的機(jī)器人，現(xiàn)場展示的仿生機(jī)器魚智能探測系統(tǒng)也備受關(guān)注。這條機(jī)器魚外形看起來像是一條鯊魚。據(jù)介紹，“仿生鯊魚”模仿鯊魚擺尾動(dòng)作實(shí)現(xiàn)水下游動(dòng)，下潛深度可達(dá)百米，續(xù)航時(shí)間數(shù)小時(shí)。它采用智能院自主研制的協(xié)同任務(wù)處理單元，集成了控制、探測、通信等設(shè)備。該機(jī)器魚已進(jìn)行實(shí)景樣機(jī)測試，可應(yīng)用于水下目標(biāo)探測以及水文信息采集、水下礦產(chǎn)探測、海洋生物檢測等場景。
 

　　混合協(xié)同如何實(shí)現(xiàn)
 

　　同類設(shè)備成體系的操作與協(xié)同，正在成為全球關(guān)注的前沿技術(shù)之一，比如無人機(jī)多機(jī)協(xié)同。
 

　　目前能夠看到的落地的無人系統(tǒng)，比如在智能制造、物流投送、倉儲(chǔ)搬運(yùn)、導(dǎo)航服務(wù)等領(lǐng)域，其中涉及的無人設(shè)備在智能化程度上，尤其是無人設(shè)備的自主性和學(xué)習(xí) 進(jìn)化能力上，還有一定距離。智能院瞄準(zhǔn)智能技術(shù)賦能無人系統(tǒng)在三個(gè)方向發(fā)力。一是虛實(shí)融合。通過構(gòu)建與物理環(huán)境相同的數(shù)字環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)異構(gòu)無人系統(tǒng)的虛擬空間智能學(xué)習(xí)訓(xùn)練，然后再把形成的能力映射到物理世界中的實(shí)體無人系統(tǒng)，提升無人系統(tǒng)的自主決策和群體協(xié)同能力。二是研究具備人在回路機(jī)制的有人無人協(xié)同技術(shù)：人機(jī)混合智能。無人化、智能化想要做得好，一定要有人在回路的環(huán)節(jié)，人可以提供經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，機(jī)器提供對(duì)具體任務(wù)高效執(zhí)行的能力。三是打造邊緣無人智能單元。
 

　　如何打造無人裝備的“大腦”
 

　　“海雀”認(rèn)知處理器到底在智能化裝備發(fā)展中有多重要呢？
 

　　據(jù)介紹，“海雀”是一款擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、面向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算的輕量級(jí)低功耗認(rèn)知處理器。它可針對(duì)高實(shí)時(shí)性的動(dòng)態(tài)環(huán)境實(shí)現(xiàn)圖像、語音領(lǐng)域智能算法與多元異構(gòu)硬件的快速部署，有效提升邊緣智能計(jì)算能力。
 

　　除了“海雀”處理器，智能院還研發(fā)了智能協(xié)同任務(wù)處理單元，可以作為無人車、無人機(jī)、機(jī)器魚等無人平臺(tái)核心控制單元。“海雀”認(rèn)知處理器和智能協(xié)同任務(wù)處理單元共同組成了無人系統(tǒng)的大腦，前者負(fù)責(zé)感知、認(rèn)知，后者負(fù)責(zé)控制、決策。由于無人裝備體積、能耗方面的限制，人們希望它的“大腦”體積越小越好、功耗越低越好，這就需要對(duì)3D異構(gòu)集成等微系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)。微系統(tǒng)熱管理、硅基毫米波天線陣列、硅基片上光譜分析儀、復(fù)合微能源、異構(gòu)集成無源器件工藝等樣件，其中受關(guān)注的是“晶圓級(jí)硅基異構(gòu)集成樣件”，一個(gè)圓形的底座上密密麻麻分布著無數(shù)電子元件。它相對(duì)于系統(tǒng)級(jí)芯片集成度更高，功能更多，頻率更高，速率更快，為電子系統(tǒng)的高性能集成提供了更快捷、成本更低的解決方案。
 

　　微系統(tǒng)的重要特點(diǎn)是讓體積、重量、功耗成百倍地優(yōu)化，同時(shí)性能和功能密度還要指數(shù)級(jí)提升。如果安裝在無人系統(tǒng)上，這些微系統(tǒng)將大幅提升智能裝備性能。微系統(tǒng)著重在微納尺度集成各種成熟技術(shù)，通過系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以一定程度擺脫對(duì)先進(jìn)半導(dǎo)體工藝的依賴。智能院目前正致力于打造開放、共享的微系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)公共服務(wù)平臺(tái)，構(gòu)建基于IP復(fù)用的“芯片-集成-系統(tǒng)”微系統(tǒng)協(xié)同研發(fā)生態(tài)，著力解決復(fù)雜電子系統(tǒng)研制周期長、效率低、成本高等瓶頸問題，推動(dòng)智能硬件走向高效發(fā)展模式。
 

　　資料來源：環(huán)球時(shí)報(bào)