《流浪地球2》無(wú)人機(jī)蜂群的誕生需要幾步?|科幻與現(xiàn)實(shí)的距離
在《流浪地球2》里,遭黑客入侵的無(wú)人機(jī)蜂群與人類(lèi)戰(zhàn)斗機(jī)的激戰(zhàn)令人印象深刻,影片中的無(wú)人機(jī)大戰(zhàn)離我們還有多遠(yuǎn)?無(wú)人機(jī)蜂群背后需要什么技術(shù)進(jìn)行支持?一番梳理后發(fā)現(xiàn),這根本不是什么科幻故事,而是已經(jīng)完全可以實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)。
下面讓我們來(lái)盤(pán)點(diǎn)一下《流浪地球2》中,無(wú)人機(jī)蜂群背后那些已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了的黑科技。
軟件定義網(wǎng)絡(luò)
要想實(shí)現(xiàn)《流浪地球2》中那種高速無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn),無(wú)人機(jī)間的相互數(shù)據(jù)協(xié)同是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。無(wú)人機(jī)需要實(shí)時(shí)高效地將自身位置、對(duì)目標(biāo)及周?chē)鸂顟B(tài)的感知向身邊的“隊(duì)友”進(jìn)行傳達(dá),從而組成密集的蜂群向敵人發(fā)動(dòng)致命攻擊。
然而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸是采用“樹(shù)”狀的傳輸方式,所有的數(shù)據(jù)傳輸都要從接入設(shè)備經(jīng)過(guò)匯聚到核心之后才可以轉(zhuǎn)發(fā)到其他設(shè)備上面。如果《流浪地球2》中的無(wú)人機(jī)蜂群是采用傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,根本不需要量子計(jì)算機(jī)550C覆寫(xiě)無(wú)人機(jī)控制程序,只需要切斷控制中心的核心網(wǎng)絡(luò),無(wú)人機(jī)就會(huì)因此而全部失去控制。而且如此長(zhǎng)的數(shù)據(jù)傳輸路徑,根本無(wú)法滿(mǎn)足無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)高效的數(shù)據(jù)傳輸需要。
《流浪地球2》中,無(wú)人機(jī)群沖出機(jī)庫(kù)
軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)技術(shù)的出現(xiàn),完全解決了這方面的問(wèn)題。SDN通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離的方式,可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)之間全網(wǎng)狀直接連接,也就是說(shuō)不再存在著核心節(jié)點(diǎn),每架無(wú)人機(jī)都可以和其他無(wú)人機(jī)之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,還可以通過(guò)“中繼”的方式,讓每臺(tái)無(wú)人機(jī)都成為一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹欣^器,在極大提升數(shù)據(jù)傳輸性能的同時(shí),還可以很大程度上提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴R虼嗽凇读骼说厍?》中,即便控制中心網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問(wèn)題,每臺(tái)無(wú)人機(jī)也會(huì)按照之前發(fā)布指令實(shí)施攻擊,所以只有重新獲取控制中心的控制權(quán),才能讓無(wú)人機(jī)重新接受指令。
現(xiàn)在SDN及其技術(shù)變種已經(jīng)開(kāi)始在5G、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心范圍大規(guī)模應(yīng)用,換句話(huà)說(shuō),現(xiàn)在支持5G數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o(wú)人機(jī),從技術(shù)上講完全是具備組建《流浪地球2》中無(wú)人機(jī)蜂群能力的。
無(wú)線(xiàn)定位
提起定位,大家接觸最多的應(yīng)該就是GPS或北斗這種衛(wèi)星定位技術(shù)?删退阕罹艿谋倍沸l(wèi)星定位也存在著米級(jí)的誤差,民版GPS的誤差更在10米以上,而且只能在室外使用。這種定位精度引導(dǎo)民用無(wú)人機(jī)還算可以,像《流浪地球2》中那樣所有無(wú)人機(jī)同時(shí)從同一機(jī)庫(kù)起飛,并進(jìn)行高強(qiáng)度作戰(zhàn),必然是無(wú)法勝任的。
要想滿(mǎn)足《流浪地球2》無(wú)人機(jī)蜂群那樣高速度、高密度狀態(tài)下的蜂群作戰(zhàn),無(wú)線(xiàn)定位應(yīng)該是當(dāng)下最好的解決方案。現(xiàn)在已經(jīng)有技術(shù)企業(yè)開(kāi)發(fā)出了基于5G的精確定位技術(shù),經(jīng)測(cè)試,定位精度可以在50厘米以?xún)?nèi)。現(xiàn)在5G定位不但可以指揮無(wú)人機(jī)蜂群,還更廣泛地應(yīng)用在智能制造、倉(cāng)庫(kù)管理、貨運(yùn)機(jī)器人等更多場(chǎng)景之中。
圖像識(shí)別
既然是戰(zhàn)斗,就需要準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)敵人。以往這只能依靠人來(lái)進(jìn)行分析判斷,現(xiàn)在很多作戰(zhàn)用的無(wú)人機(jī),背后也還是需要依靠無(wú)人機(jī)駕駛員在遠(yuǎn)方的無(wú)人機(jī)控制平臺(tái)上手工進(jìn)行控制。但是這樣的無(wú)人機(jī)通常只是單獨(dú)執(zhí)行任務(wù),很難像《流浪地球2》那樣組成蜂群進(jìn)行作戰(zhàn)。
因此要想實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn),從無(wú)人機(jī)傳感器中精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的圖像識(shí)別,也就成為一項(xiàng)十分必要的技術(shù)。圖像識(shí)別的發(fā)展經(jīng)歷就是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的識(shí)別過(guò)程,經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展:文字識(shí)別、數(shù)字圖像處理與識(shí)別、物體識(shí)別。
文字識(shí)別的研究是從1950年開(kāi)始的,一般是識(shí)別字母、數(shù)字和符號(hào),從印刷文字識(shí)別到手寫(xiě)文字識(shí)別,應(yīng)用非常廣泛,并且已經(jīng)研制出了許多專(zhuān)用設(shè)備。
數(shù)字圖像處理和識(shí)別至今也有近50年歷史了,數(shù)字圖像與模擬圖像相比具有傳輸方便可壓縮、傳輸過(guò)程中不易失真、處理方便等巨大優(yōu)勢(shì),這些都為圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。
物體的識(shí)別主要指的是對(duì)三維世界的客體及環(huán)境的感知和認(rèn)識(shí),屬于高級(jí)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)范疇。它是以數(shù)字圖像處理與識(shí)別為基礎(chǔ),結(jié)合人工智能、系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的研究方向,其研究成果被廣泛應(yīng)用在各種工業(yè)及探測(cè)機(jī)器人上。
現(xiàn)如今,圖像識(shí)別已經(jīng)融入我們的日常生活中,并隨著社會(huì)實(shí)踐中越來(lái)越豐富的應(yīng)用場(chǎng)景,被識(shí)別的對(duì)象內(nèi)容也越來(lái)越復(fù)雜。近年來(lái)人工智能、深度學(xué)習(xí)等科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,圖像識(shí)別技術(shù)也日趨成熟,并在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
邊緣計(jì)算
人在打游戲時(shí)能不能贏得了電腦?實(shí)際的答案肯定是不能。一個(gè)人的反應(yīng)速度即便再快,每秒鐘也就可以進(jìn)行幾次甚至幾十次點(diǎn)擊。而當(dāng)前即便是最低配置的電腦,每秒鐘也可以進(jìn)行幾十億次的處理。相互之間的差距根本不在一個(gè)數(shù)量級(jí)之上。也就是在電影中,才會(huì)出現(xiàn)飛行員通過(guò)假動(dòng)作晃過(guò)具有自動(dòng)駕駛能力的無(wú)人機(jī)這樣科幻的事情。要想實(shí)現(xiàn)《流浪地球2》中無(wú)人機(jī)蜂群這樣高效實(shí)時(shí)的控制,那算力就必須離所控制的節(jié)點(diǎn)盡可能近。也就是說(shuō)要將算力下放到邊緣,通過(guò)邊緣計(jì)算的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
邊緣計(jì)算也并非一個(gè)新鮮技術(shù),是指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè),采用網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力為一體的開(kāi)放平臺(tái),就近提供最近端服務(wù)。其應(yīng)用程序在邊緣側(cè)發(fā)起,產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng),滿(mǎn)足行業(yè)在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的基本需求。
通過(guò)軟件定義網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線(xiàn)定位、圖像識(shí)別、邊緣計(jì)算這些技術(shù)加持,如今我們已經(jīng)可以指揮上千架無(wú)人機(jī)進(jìn)行表演。中國(guó)無(wú)人機(jī)表演團(tuán)隊(duì)也在卡塔爾的世界杯中亮相,在多哈港上空,無(wú)人機(jī)猶如繁星點(diǎn)點(diǎn),在夜幕上組成各種飽含世界杯元素的3D影像,為球迷們帶來(lái)了一場(chǎng)科技光影盛宴。
2022年11月14日,卡塔爾多哈,2022卡塔爾世界杯前瞻,多哈濱海大道上演無(wú)人機(jī)表演為世界杯預(yù)熱。
無(wú)人機(jī)蜂群不僅可以成為可怕的戰(zhàn)爭(zhēng)機(jī)器,也可以為我們帶來(lái)絢爛的光影藝術(shù)。無(wú)人機(jī)蜂群背后的這些“黑科技”,也會(huì)在智能制造、智慧城市、教育、醫(yī)療等更多行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景中貢獻(xiàn)出力量,為我們這顆“小破球”在星辰大海中的航行保駕護(hù)航。
本文章選自《數(shù)字化轉(zhuǎn)型方略》雜志,閱讀更多雜志內(nèi)容,請(qǐng)掃描下方二維碼