下一代无人机将进入“机群”时代
发布时间:
2024-08-02
当想到无人机的时候，你头脑中是怎样一幅画面？单一的一个带有螺旋桨的遥控玩具，或者是一架大型军用无人驾驶飞机？很快，这些画面可能会发生很大的变化：无人机正在变得越来越小，制造成本下降，可以自主飞行，并组成以数百个、甚至数千个为单位的群体，像一群鸟一样飞翔。
图像来源,Getty Images
当想到无人机的时候，你头脑中是怎样一幅画面？单一的一个带有螺旋桨的遥控玩具，或者是一架大型军用无人驾驶飞机？很快，这些画面可能会发生很大的变化：无人机正在变得越来越小，制造成本下降，可以自主飞行，并组成以数百个、甚至数千个为单位的群体，像一群鸟一样飞翔。
这样的群体被称为“机群”。将足够多的无人机组合在一起，它们就可以在很多方面胜过人类。他们可以拯救你的性命，或者在战场上成为置敌人于死地的作战部队。
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为什么无人机机群那么重要？
首先，在战场上，它们可以胜过已经使用了几十年的军事武器和技术。设想一下：在一个拥挤的城市，小型四轴飞行器的编队可以到处收集情报；坦克营队可能会被从各个方向如约而至的微型攻击无人机击溃；在海上，成千上万的小型无人机可以扫荡军舰。虽然许多都会被击落，但总有一些能够漏网通过，摧毁雷达，让军舰失去防御能力。
此外，机群中没有领导者或指挥官；无人机机群是一个集群，是一个自行组织的系统，其中所有的元素都是平等的。机群可以让无人机高效地搜索一个区域，或者一起飞行且不会发生碰撞。并且只需要一个操作员就可以控制整个机群。
但无人机机群也将出现在许多场景下，例如摇滚音乐会、谷仓前的院子等等。
那么，我们会开始在日常生活中看到无人机机群吗？
对。事实上，你可能已经看到过了。
今年早些时候，300架无人机组成的机群在嘎嘎小姐（Lady Gaga）的超级碗半场表演中组合成美国国旗的样子，照亮了夜空。而英特尔正在推广他们的"流星"无人机机群，作为烟火的替代品。中国的亿航公司是最大无人机机群纪录的保持者，在壮观的新年表演节目中，1000架无人机组成了中国地图和"福"字。
无人机机群也可以轻松完成对管道、烟囱，电力线和工业厂房的低成本检查。
无人机机群甚至可以在农场里大展身手。它们可以发现植物病虫害，并帮助管理用水，或通力合作覆盖一个区域，进行农药和除草剂的精准喷洒。
美国明尼苏达大学（University of Minnesota）分布式机器人中心（Centre for Distributed Robotics）的尼古拉斯·帕帕尼克洛普罗斯（Nikolaos Papanikolopoulos）正在研究太阳能无人机，它最终将实现大面积农田的低成本勘察。
帕帕尼克洛普罗斯说："它们的作用可能包括尽早发现缺氮、植物病害以及完成水资源的合理管理。"
还有什么？
虽然无人机用于救援行动已经有很多年了，但派出更小型的无人机机群可以拯救更多的生命。
代尔夫特大学（University of Delft）的微型飞行器实验室正在开发一种"口袋无人机"机群，小到可以放在手心。它们能够在室内飞行，在建筑物受到严重破坏以至于救援人员无法进入的情况下入内搜寻，并将在地震等灾害后分散寻找幸存者。
拉夫堡大学（Loughborough University）的研究人员建立了一个系统来帮助山地搜索和救援，该系统使用一支由10架小型手动发射无人机组成的团队。无人机配备有热像仪，可轻松定位登山失踪者，并通过彼此沟通，确保覆盖整个区域。
图像来源,Getty Images
哪些国家的军队正在发展无人机机群——为什么？
不止一个超级大国正在发展无人机机群技术。
以美国为例，美国最近从F/A-18喷气式战斗机发射了103架小型"Perdix"无人机。这些无人机重几百克，并且是从通常用于释放照明弹的撒布器中投放出来。通过3D打印技术制造出来的Perdix无人机是一次性的，旨在通过作为诱饵或干扰器或通过定位雷达来抑制敌方的防空力量，以便将其摧毁。
美国海军还计划开发成本低于一枚导弹的无人机机群。他们正在开发软件，让机群可分散成子群体，各自完成特定的任务，或者让新的无人机可以无缝加入机群。
另一个参与者是中国。中国长期以来是民用小型无人机的领导者。仅大疆创新（DJI）就占据全球市场的70％左右。现在中国军方正在研究他们能用这种新技术做什么。在12月举行的一次航空航天展览会上，国有企业中国电子科技集团公司（CETC）展出了一段近70架无人机一起飞行的视频。这些无人机编队飞行，并合作完成情报搜集任务。这些无人机也可以协作对敌方导弹发射装置进行"饱和攻击"。它们从不同的方向同时俯冲发起攻击——由于数量太多，防御武器应接不暇，根本无法阻挡它们。
也许最雄心勃勃的计划是美国海军陆战队。他们的一个项目是在陆上、海上和空中使用一系列无人机。它们可能是军队登陆海滩前的第一波打击。无人机会进行侦察，定位敌方阵地，并可能发起攻击。机群也可以防御敌方无人机机群的攻击。为了探索这个方向，海军陆战队正在安排机群对机群的军事演习。（他们已经设计出用于捕获其他无人机的无人机。）
这些小无人机也可以是间谍、侦察兵或情报搜集者。五角大楼的先进科学机构国防高级研究计划署（Darpa）正构想让步兵拥有自己的无人机机群进行侦察，特别是在城市地区和建筑物内部。
Swarm Systems公司的史蒂芬·克兰普顿（Stephen Crampton）表示："250架小型飞行器必须占据六个城市街区，这些机群可能会自行组织成子集群，提供有用的信息，例如'告诉我们对我方阵地的威胁'。"
那么，无人机机群的未来是怎样的呢？
无人机机群技术还处于起步阶段。但它正在快速发展。
在理论上，机群可以击败任何现有的武器，并能够提供足够精确的火力，造成大规模毁灭。它们的影响可能堪比机枪的发明：如果没有自己的无人机群，任何军队都将在战场上被快速击败。届时，谁拥有最大、最强的无人机机群，谁就能赢得战争。
但战场远非是我们将看到无人机机群的唯一地方。事实上，它们有朝一日可能进入我们的日常生活中。
从长远来看，如果哈佛大学威斯康星研究院（Wyss Institute）的研究人员预测是正确的，那么小型无人机可能会像昆虫一样成为我们环境的一部分。威斯康星研究院的RoboBee项目正在开发一种比纸夹小且重量不足十分之一克的小型无人机。随着蜜蜂数量的减少，成千上万的RoboBee小型无人机可以用来监测天气，监控甚至给农作物授粉。
以后请注意遍及各处的微型无人机机群。要知道，它们现在已经拥有了包括农民和嘎嘎小姐在内的大量拥趸。
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