中國自主無人系統(tǒng)智能應用的暢想

　　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。那么，中國人工智能的研究究竟是什么水平?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(jīng)向人工智能2.0挺進，希冀在人工智能前沿研究中占據(jù)一席之地。國家自然科學基金委員會主任楊衛(wèi)院士預測，人工智能和智慧數(shù)據(jù)、新物理、合成生命、量子躍遷一道，是最有可能率先實現(xiàn)從跟跑到領跑的五個重要領域。

　　研制自主無人系統(tǒng)，如今成為人工智能發(fā)展的標志性成果。筆者認為，自主無人系統(tǒng)的智能化水平提高將更能夠體現(xiàn)人類特征，更接近人類水平，因而可以大力推進科技與經(jīng)濟的快速發(fā)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(tǒng)產(chǎn)業(yè)將成為世界經(jīng)濟進步的新引擎，引領智能產(chǎn)業(yè)與智能經(jīng)濟的發(fā)展。那么，在未來，中國智能無人系統(tǒng)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(xiàn)多行業(yè)、規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化應用;我國將開發(fā)出軌道交通自動駕駛核心共性技術，完成自動駕駛系統(tǒng)的示范工程建設，形成一套符合國際規(guī)范的中國標準。2030年，我國能夠在局部地區(qū)和環(huán)境下實現(xiàn)商業(yè)化的無人駕駛;無人機應用覆蓋率達到全空域、全行業(yè)50%;逐步實現(xiàn)全國范圍內(nèi)城市軌道交通全自動無人駕駛，并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(xié)同控制技術，基于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(tǒng)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，重點研究基于海洋聲學的環(huán)境建模和目標識別技術、基于自主計算的多主體多使命多任務的協(xié)同智能自主控制技術和基于水聲通信的異構海洋機器人組網(wǎng)和協(xié)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(huán)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(qū)廣義行為環(huán)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(xiàn)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證和單體海洋機器人完成結構環(huán)境下的自主作業(yè)。2030年完成智能極地科考機器人實用化，實現(xiàn)極地科考站無人值守;實現(xiàn)空間機器人模塊化可重構遙感衛(wèi)星星座系統(tǒng)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(yè)，實現(xiàn)從信息型到作業(yè)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(huán)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(xiàn)家政清潔服務機器人、護理機器人、微創(chuàng)機器人等產(chǎn)品應用及其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。2020年，在教育、娛樂、消費、清潔、接待等服務領域實現(xiàn)大規(guī)模服務機器人應用，并開始占領國際市場;情感交互與護理助老助殘機器人、醫(yī)療服務機器人在養(yǎng)老院、大醫(yī)院開展應用示范。2030年實現(xiàn)中國品牌家政服務機器人市場占有率第一。情感交互與護理助老助殘機器人、醫(yī)療服務機器人在社區(qū)、家庭和一般醫(yī)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(shù)據(jù)驅動的無人車間/智能工廠的體系架構和標準體系，并在重點行業(yè)進行示范應用。2030年形成人機協(xié)同的無人車間/工業(yè)智能系統(tǒng)完整的體系、技術與標準，并實現(xiàn)以知識驅動的無人車間/智能工廠在重點行業(yè)的廣泛應用，包括自適應建模、多尺度預測控制、實時聯(lián)合優(yōu)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，全面應用于千萬噸級煉油工程、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。