未來智能無人系統(tǒng)將向何處走

本報記者　劉揚

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)域得到實際應(yīng)用。面對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？6月25日，《環(huán)球時報》記者走進中國電科集團信息科學(xué)研究院（簡稱“智能院”），試圖了解中國在相關(guān)領(lǐng)域前沿智能科技的最新發(fā)展。

跳舞機器人和“機器鯊魚”

說到無人系統(tǒng)，人們最容易想到的就是人形機器人?！董h(huán)球時報》記者在智能院參觀時首先看到的就是一個會跳舞的機器人。據(jù)智能院認知與智能重點實驗室副主任張峰介紹，這個機器人是智能院平時開展智能無人技術(shù)研究的一個基礎(chǔ)平臺。它最大的特點是在機器人前端集成智能院自主研制的“海雀”認知處理器。按照傳統(tǒng)方式，需要將機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，機器人很可能就無法及時反應(yīng)；加載“海雀”之后，機器人可在前端進行感知推理和輕量級的信息智能預(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，通常機器人在室外是通過GPS、北斗系統(tǒng)來實現(xiàn)定位，而在城市樓宇、深山密林、洞穴中則存在導(dǎo)航信號微弱的情況，此時無人平臺就需要具備自主感知環(huán)境的能力?！董h(huán)球時報》記者在現(xiàn)場看到，另一個小機器人可以通過視覺相機等傳感器實現(xiàn)對周邊未知環(huán)境的動態(tài)感知和自主行動，并展示了三維地圖實時構(gòu)建和自主定位能力。同時，隨著機器人運動，三維地圖還可以實現(xiàn)增量更新。據(jù)介紹，如果在洞穴等黑暗環(huán)境下，機器人會使用紅外相機感知環(huán)境，再通過深度學(xué)習算法識別人、植物、物體等目標，并依然可以探測出與特定目標之間的位置信息。

除了陸地上活動的機器人，現(xiàn)場展示的仿生機器魚智能探測系統(tǒng)也備受關(guān)注。這條機器魚外形看起來像是一條鯊魚。據(jù)介紹，“仿生鯊魚”模仿鯊魚擺尾動作實現(xiàn)水下游動，下潛深度可達百米，續(xù)航時間數(shù)小時。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。該機器魚已進行實景樣機測試，可應(yīng)用于水下目標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，比如無人機多機協(xié)同，波士頓動力還在研制“狗群”協(xié)同。除了單個智能系統(tǒng)的研制成果，電科在其他方向還有什么樣的成果呢？

張峰對《環(huán)球時報》記者表示， 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、倉儲搬運、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)習進化能力上， 還有一定距離。智能院瞄準智能技術(shù)賦能無人系統(tǒng)在三個方向發(fā)力。一是虛實融合。通過構(gòu)建與物理環(huán)境相同的數(shù)字環(huán)境，實現(xiàn)對異構(gòu)無人系統(tǒng)的虛擬空間智能學(xué)習訓(xùn)練，然后再把形成的能力映射到物理世界中的實體無人系統(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制的有人無人協(xié)同技術(shù)：人機混合智能。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)驗和知識，機器提供對具體任務(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”

在采訪過程中，多名專家都提到“海雀”認知處理器，它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產(chǎn)權(quán)、面向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)邊緣計算的輕量級低功耗認知處理器。它可針對高實時性的動態(tài)環(huán)境實現(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算能力。

《環(huán)球時報》記者在現(xiàn)場了解到，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、機器魚等無人平臺核心控制單元?！昂Ｈ浮闭J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，前者負責感知、認知，后者負責控制、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3D異構(gòu)集成等微系統(tǒng)技術(shù)進行攻關(guān)。在智能院的另一個展廳，《環(huán)球時報》記者看到了智能院在相關(guān)領(lǐng)域的大量最新研究成果。例如微系統(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。其中最受關(guān)注的是“晶圓級硅基異構(gòu)集成樣件”，一個圓形的底座上密密麻麻分布著無數(shù)電子元件。它相對于系統(tǒng)級芯片集成度更高，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。

據(jù)現(xiàn)場專家介紹，微系統(tǒng)的重要特點是讓體積、重量、功耗成百倍地優(yōu)化，同時性能和功能密度還要指數(shù)級提升。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。中國電科信息科學(xué)研究院院長萬謙表示，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，可以一定程度擺脫對先進半導(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)計公共服務(wù)平臺，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，推動智能硬件走向高效發(fā)展模式?！?/p>