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与人工智能相比,人类无人机飞行员不是对手

  

  

  经过不到一个小时的训练,苏黎世大学的机器学习无人机已经上升到最好的人类竞争飞行员的水平。

  近年来,越来越多的爱好者爱上了无人机比赛。即使它们目前还没有像f1或摩托gp这样更上镜的传统赛事那样享有声望,但这是一项引人注目且要求很高的赛事,其受欢迎程度正在迅速增长。赛车和飞行器爱好者并不是唯一对此感兴趣的人;最近,New Atlas网站发现的一个研究小组开发了一个基于机器学习的自主系统,这让目前三名最好的飞行员的生活变得困难。

  这项工作是由苏黎世大学的一个团队与英特尔公司合作完成的。他们一起设计了一个名为Swift的系统,这是一个人工智能模型,可以让无人机自主飞行。到目前为止,还没有什么非常原创的东西;许多无人机已经配备了一个程序,例如,允许它们返回到操作员附近的陆地上。

  Swift的特别之处在于,它不仅允许你从A点移动到B点而不会崩溃。他的目标是尽快学会如何在竞争激烈的赛道上骑行。在这种情况下,这是一条7个航路点的路线,被描述为“技术”和“相当复杂”。特别是,它包含了一个只有专业飞行员才能正确操作的反向特技飞行。

  为了使无人机能够通过检查站,研究人员首先在虚拟环境中训练他们的人工智能模型。他们让100只果蝇在计算机模拟中“飞行”,这样系统就能找出它们的布局。一旦确定了航路点,系统就会搜索最有希望的赛道,然后根据预期速度和无人机的特性优化每个弯道的方法。这个阶段需要大约一个小时的计算。

  但是这个过程还不够。因为从那里开始,无人机必须能够在没有任何外界帮助的情况下尽可能地沿着这条轨迹飞行,只使用机载摄像头和传感器。这是一个相当大的技术挑战,因为在超过100公里/小时的比赛中,有很多因素,比如空气湍流,会对赛车的性能产生重大影响。

  然而,在这种速度下,收集和处理足够的信息来准确计算轨迹变得非常困难。一个有血有肉的操作员能够直观地预测这些差异的影响,并实时适应它们。相反,如果该算法的实际轨迹与最优模拟偏离太多,它就有完全失去控制的风险。这就是开发这样一个系统的全部困难所在。

  “驾驶无人驾驶飞机达到专业飞行员的水平是一项挑战,因为机器人必须飞行到其物理极限,同时只能通过机载电子设备估计其速度和位置。,研究人员在他们的出版物中解释道。

  到目前为止,之前从事无人机比赛的团队大多选择依靠一组放置在赛道两侧的高速摄像机来解决这个问题。但由于作者想要开发一个严格自给自足的系统,他们不得不寻找另一种方法。

  为了接近人类的表现,他们再次选择了机器学习。研究人员启动了第二阶段的训练,这一次的目标是帮助无人机管理可能偏离理想轨迹的情况。

  在培训结束时,他们进入了具体阶段。这架自动驾驶无人机与三架人类控制的机器进行了三圈的比赛。掌舵的是两位领航员托马斯·比马塔和马文·舍佩尔,最重要的是2019年该学科的世界冠军亚历克斯·凡诺弗。

  结果令人印象深刻:研究人员的无人机赢得了25场比赛中的15场。大多数时候,这些胜利是非常令人信服的。虽然他的人类对手有权利进行整整一周的训练,但他的最佳单圈时间领先了半秒——在大约6秒的赛道上,这是一个相当大的差距。

  总的来说,他的稳定性非常出色。即使是迄今为止三人组中表现最稳定的Vanover,由于操纵错误,仍然在8到10秒之间设定了10次。他的两个朋友都在这个级别上赢了25次以上。另一方面,斯威夫特从未超过7秒。

  另一个有趣的点是失败的本质。在它的10次失败中,由于与对方无人机的碰撞,自动无人机被宣布为失败者,这是研究人员在训练中根本没有考虑到的一个因素。有四次,他输了,因为他撞上了作为过境点的大门。这些错误与预测系统的第二部分校正不足有关。最后,在两个设备在课程结束时到达的情况下,研究人员的无人机因此不会只输两次。

  据研究人员称,这是自主机器人首次在现实条件下的竞技运动中取得世界冠军水平的表现。”

  除了技术上的壮举,这种工作还可能带来非常有趣的进步。诚然,这项研究的范围相当有限;但有趣的是,它以一种非常具体的方式表明,由机器学习驱动的100%自主无人机可以很容易地学会执行极其快速和精确的操作,即使训练时间很短(在这个特定的案例中是一个小时)。

  通过更长的训练阶段,特别是在纠正部分,理论上可以消除与环境和其他设备的碰撞,只要它们能够相互通信。在这个阶段,这种算法可以使大型物流无人机车队成为可能,比如能够在建筑物之间全速飞行的四轴无人机。

  不幸的是,这也有另一面。有了更大程度的自主性,而不依赖于预定义的电路,这种类型的人工智能模型也可以为新一代特别致命的战斗机器人提供动力。这是一个目前正在上升的主题。只要注意到无人机在乌克兰战争中的重要性,就足以让人信服,无人机的驾驶方式与这些赛车机器(带有一顶头盔,可以传输机载摄像机的实时流)是一样的。

  与此同时,所有主要军事大国目前都在开发更先进的自主系统。例如,本周美国国防部发布了一份长单,其中他明确宣布打算在几年内开发新的多样化和多样化的自主系统。幸运的是,我们离未来的《装甲核心6》还很远,《装甲核心6》是来自软件公司的最新大片,在那里人类用大规模杀伤性机器人的巨大打击来毁灭自己……但毫无疑问,今天的军事工业正朝着这个方向发展。因此,有必要继续关注这些技术的发展,无论好坏,它们无疑会扰乱我们的社会。

  这份研究报告的全文可在这里查阅。

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