无人驾驶飞机 驾驶真实飞机 群体智能无人驾驶飞机

2、群体智能无人驾驶飞机

群体智能这个概念来自对蜜蜂和蚂蚁的观察。从每只蜜蜂和蚂蚁的成虫来看,它们的智商并不高,也没有谁在指挥,但它们却能协同工作,建起坚固、漂亮的巢穴,集中食物、扶养子女,依靠群体的能力,发挥了超出个体的智能,这就叫群体智能。

每个成虫的行为程序是非常简单的。比如蚂蚁,每只蚂蚁只知道把眼前的食物叼起来往回运,如果途中碰到了什么,就把食物放下,整个群体都按这个行为程序行动,最终把食物全部集中到一个地方去了。即便其中有的个体途中把食物搬错了地方,还有别的个体把食物搬起来,最终运到该放置的地方。

如果把这种理论应用到无人驾驶飞机方面,比如每架无人驾驶飞机和导弹差不多,只装备低性能传感器和简单程序,但是让这种简易的无人驾驶飞机大量出动,相互协作,攻击目标。尽管每个传感器的探测能力比较低,但是群体最前面的无人驾驶飞机会近距离地探测目标,并立刻把探测到的信息传递给后面的无人驾驶飞机,后面的无人驾驶飞机就会对目标群起而攻之。

对于有人驾驶飞机来说,这是极难对付的。人的头脑再机敏也无法同时对付10架、20架无人驾驶飞机的攻击。

无人驾驶飞机对未来战争的影响

使用无人驾驶飞机可以在只付出较小代价的情况下隐蔽地获取敌方秘密、破坏敌方设施。以后在战场上,无人驾驶飞机将应用得越来越多,无人驾驶飞机的发展和应用将不得不引起未来战争中作战样式的改变。

首先,群体智能型无人驾驶飞机将改变现在的战术模式。应用群体智能型无人驾驶飞机可以群起而攻之,给敌方造成无法估量的损失,而且使敌方防不胜防。例如,目前美国正在研制的一种名为“洛卡斯”的对地攻击无人驾驶飞机,每架长不到1米,重仅42公斤,装7公斤炸药,内有一个有控制系统的电脑,最远能飞行180公里。一架大型的 B—1轰炸机可载运144架这种自杀式飞行器,在距离目标百公里外的空中一下子投放出去,像马蜂出窝一般同时飞向被攻击者发生撞击爆炸。以现在的防空导弹和高射炮,是无法同时对付这种群蜂垫狮般的来袭者的。

另外,如果作为一种自杀式攻击武器,这种无人驾驶飞机的成本不应该太高。可以利用旧飞机改造而成,也可以只装备些简单的控制芯片,只要让它们飞起来即可,敌人如果利用高性能的导弹进行截击,即使打中一架两架,这种行动本身的成本消耗也令人难以接受。

先进的侦察设备能够使无人驾驶飞机透过烟雾和云彩辨别出地面上的建筑物,侦察和监视敌方部队的动向,而且,单个士兵就能够方便地投放和回收微型无人驾驶飞机,所以装备无人驾驶飞机的军队拥有极大的信息优势,从而使战场变得单向透明。

通过给无人驾驶飞机装备强大的通信系统,使之与部队电子操纵系统串联,就能利用卫星数据链路把“看到”的静止画面及时传输到后方,真正给指挥官添加一双“千里眼”,从而使前线的战场自动化指挥达到一个全新的水平。 人类战争的类型将因群体机器人技术的应用而发生改变

虽然前文是虚构的未来战争场面,但是,这种被应用于战争中的机械蜜蜂如今已经成为科学家实验室里的半成品了,这就是在仿生机器人领域中被称为群体机器人(swarms of robots)的新型机器人。

所谓群体机器人技术,就是利用仿生学原理,模仿群体活动的动物或昆虫运动的特点,来制造可以运用于工程、医学以及军事领域的机器人。这些群体活动的动物或昆虫,它们的特点之一就是虽然不像人类有明确的指挥中心,但是它们运动起来却可以步调一致,整齐划一如一个人一般。比如蝗虫群、蜂群,飞行、降落时彼此之间的距离非常近,但在高速的转向、起降中却不会相撞。如果人类可以模仿这种机能,则可以充分利用空间,一个机场可以同时起落数千架飞机,使机场效率大大提高;一次空降行动可以使数万名空降兵准确降落在一个狭小区域,省去了大量的集结时间。

而群体机器人的另一特点,则是可根据不同的环境,进行适应环境的组合,还可以迅速对周边环境的信息进行共享。以著名的仿生学专家欧文·霍兰德的话来讲,就是“仿佛用同一个人的大脑思考问题一样”。美国太空总署的科学家就已经在实验室制造出一种可以根据任务组合的机器人,并准备将其运用到星际探索中。

其实,群体机器人这种技术并非一夜之间出现在人们面前,它从最初科学家的构想到如今已经在某些领域崭露头角,其间已经经历了20多年的发展过程。

无人驾驶飞机 驾驶真实飞机 群体智能无人驾驶飞机

群体机器人的概念第一次运用到现代科学上,是一种名为Rip Off的视频游戏。而这种概念第一次与电子计算机发生联系则是由克莱格·雷诺尔德于1987年编制的一个具有生命行为特征的人工生命群体程序Boids,这种模型日后被广泛地运用到影视动画、图形学、生态学、信息地理学、虚拟现实以及科学仿真许多领域。

到了1999年,科学家们研发出可以使用Linux系统,采取无线连接整合行动的机器人。2004年,采取了群算法编程、GPS和惯性制导技术的的智能降落伞在美国Atair 航空器材公司诞生。去年,第一种可以自我组合的机器人在Imagination Engines公司的操控下,开始在一处地下工程中使用。

军事应用前景无限

由于上文所谈到的群体机器人技术的两大优点,注定其将被运用到急需这方面技术的军事领域上。

2003年,波音公司的“制空者”就成为第一个运用群体仿生学技术的无人驾驶军用试验飞机。在该型试验机取得成功后,Atair的智能降落伞又得到了美国陆军和特种部队的青睐,这种降落伞也成为美军第一种使用群算技术的先进装备。该型降落伞以5个一组(目前还无法超过5个,否则将发生空中碰撞),可以在极近的间距内一起投放,而互相不发生缠绕,这为

美军空降师和特种部队在狭小区域内投送大量兵力提供了可能。

美军方还计划与Atair公司合作,进一步研制用于地面传感器、声纳系统,以及精确指导炸弹投放等领域的系统。而Atair公司的总裁普雷斯顿则表示,这项技术还可应用于固定翼的无人侦察机。

此外,军事专家表示,未来3~5年中,采用超群体技术的仿生直升机将问世,而携带炸弹或侦察设备的机械蟑螂、机械蜜蜂也将出现在战场之上。届时,文章开头的场景便将不再是虚构的战争场面,人类战争的类型也会因为这些先进技术的应用而发生改变。

在报告中,段海滨副教授围绕元启发式群体智能的相关问题进行了讲解。他首先从智能的定义和一系列概念出发,提出了元启发式群体智能的概念和相关问题。介绍了当今计算智能领域的三大支柱:神经网络、模糊系统及进化计算,并介绍了相关顶级的会议和期刊。通过一系列真实、生动的图片来引出生物体和自然生态系统与智能算法的模拟关系,并通过解释各种模拟关系,来详细阐述各种新型元启发式群体智能算法的思想,发展历史以及国内外发展现状。段海滨副教授提出了各类元启发式群体智能算法的共同点,以及智能涌现的基本概念和元启发式群体智能算法的统一框架。在此基础上,结合所做的研究工作简单说明了群体智能的应用领域,阐述了演化硬件(EHW)的概念,并对它的研究历史和实现条件做了说明。最后,段海滨副教授还展望了元气发式群体智能在未来的发展方向。

  

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