中國自主無人系統智能應用的暢想

吳澄

2017年07月13日08:00  來源:光明日報
 
原標題:中國自主無人系統智能應用的暢想

 

  【科學向未來】

  近日,在中國天津舉行的首屆世界智能大會,讓公眾對人工智能的熱情再次高漲起來。那麼,中國人工智能的研究究竟是什麼水平?實際上,我國科學家早在20世紀80年代就已開始研究人工智能。當前,在國家自然科學基金的資助下,我國科學家已經向人工智能2.0挺進,希冀在人工智能前沿研究中佔據一席之地。國家自然科學基金委員會主任楊衛院士預測,人工智能和智慧數據、新物理、合成生命、量子躍遷一道,是最有可能率先實現從跟跑到領跑的五個重要領域。

  研制自主無人系統,如今成為人工智能發展的標志性成果。筆者認為,自主無人系統的智能化水平提高將更能夠體現人類特征,更接近人類水平,因而可以大力推進科技與經濟的快速發展、進一步提高人類的生活質量。在未來10年到20年,自主無人系統產業將成為世界經濟進步的新引擎,引領智能產業與智能經濟的發展。那麼,在未來,中國智能無人系統的技術和應用會在哪些領域率先取得突破呢?

  筆者預計,首先是無人機、無人車、軌道交通自動駕駛工程。預計到2020年,我國無人機將實現多行業、規模化、產業化應用﹔我國將開發出軌道交通自動駕駛核心共性技術,完成自動駕駛系統的示范工程建設,形成一套符合國際規范的中國標准。2030年,我國能夠在局部地區和環境下實現商業化的無人駕駛﹔無人機應用覆蓋率達到全空域、全行業50%﹔逐步實現全國范圍內城市軌道交通全自動無人駕駛,並在高速鐵路上逐步推廣應用自動駕駛。

  在空間探測領域,我國需要研究面向在軌操作任務自主決策的多臂機器人協同控制技術,基於深度沉浸感的大時延條件下空間機器人深度學習及遠程遙操作技術以及下一代模塊化可更換智能航天器系統自主識別與重構技術,為構建自主運行的月面無人科研站提供技術支撐。

  在深海探測領域,重點研究基於海洋聲學的環境建模和目標識別技術、基於自主計算的多主體多使命多任務的協同智能自主控制技術和基於水聲通信的異構海洋機器人組網和協同導航定位技術。

  在極地科考領域,研究冰雪蓋、強磁場、寒冷環境下的變結構移動、驅動、電池保護技術﹔抗大風、長航時、重負載吊倉飛行器結構、導航與控制技術﹔高緯度極地冰下遠程通信、自主導航與回收以及極區廣義行為環境自主認知與理解,為不同場景下的機器人應用提供技術支撐。

  筆者預計,我國2020年實現科考機器人在極地的試驗應用,空間機器人模塊化可重構航天器地面試驗驗証和單體海洋機器人完成結構環境下的自主作業。2030年完成智能極地科考機器人實用化,實現極地科考站無人值守﹔實現空間機器人模塊化可重構遙感衛星星座系統在軌示范應用和集群機器人登月,構建自主運行的月面無人科研站以及群體海洋機器人覆蓋全球海域的自主探測與作業,實現從信息型到作業型的轉換。

  在機器人領域,我國將攻克服務機器人在非結構化環境實時建模、自然語言理解、情感交流、精微安全操作等關鍵難點問題,實現家政清潔服務機器人、護理機器人、微創機器人等產品應用及其產業化發展。2020年,在教育、娛樂、消費、清潔、接待等服務領域實現大規模服務機器人應用,並開始佔領國際市場﹔情感交互與護理助老助殘機器人、醫療服務機器人在養老院、大醫院開展應用示范。2030年實現中國品牌家政服務機器人市場佔有率第一。情感交互與護理助老助殘機器人、醫療服務機器人在社區、家庭和一般醫院廣泛應用。

  在無人車間/智能工廠方面,到2020年,我國會建立以數據驅動的無人車間/智能工廠的體系架構和標准體系,並在重點行業進行示范應用。2030年形成人機協同的無人車間/工業智能系統完整的體系、技術與標准,並實現以知識驅動的無人車間/智能工廠在重點行業的廣泛應用,包括自適應建模、多尺度預測控制、實時聯合優化、快速精確軟測量等方法與工程應用技術﹔攻克智能裝備全生命周期的高安全性、高可靠性、高實時性、高精確性等難題,全面應用於千萬噸級煉油工程、百萬噸級乙烯工程、1000MW火電工程、1000MW核電工程、400萬噸煤制油、煤制氣等特大型工程。

  (作者:吳澄 系中國工程院院士,此文為吳澄院士在“智港論壇·中國新一代人工智能專題報告會”上的報告,內容有刪節)

(責編:魏艷、趙竹青)

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