无人机的未来发展

2024年8月，《麻省理工科技评论》发布《无人机的未来发展》，这是其“未来发展”系列文章之一。该文章介绍了无人机的四大发展趋势。本文选取该文章重点内容进行编译，以供参考。




十多年来，无人机一直是军队、业余爱好者和急救人员的主流技术，在此期间，无人机的应用范围急剧扩大。无人机不再局限于电池续航时间不足的小型四旋翼飞行器，它正在协助搜救工作，重塑乌克兰危机和巴以冲突的格局，以及运送具有时间敏感性的医疗用品包。数十亿美元正被投入下一代完全自主系统的建设中。


这些发展提出了一些问题：无人机在密集社区和城市飞行是否足够安全？警察在活动或抗议时让无人机在上空飞行是否侵犯了人们的隐私？谁来决定战区可以接受的无人机自主程度？


这些问题不再是假设。无人机技术和传感器的进步、价格的下降以及监管的放宽，使得无人机比以往任何时候都更便宜、更快速、更强大。以下是无人机技术在不久的将来将发生的四大变化。


一
警用无人机

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根据警用技术数据库AtlasofSurveillance的跟踪调查，目前美国有超过1500个警察部门拥有无人机项目。训练有素的警察飞手将无人机用于搜救行动、监控活动和人群以及其他用途。例如，亚利桑那州斯科茨代尔警局局长助理里奇·斯拉文（RichSlavin）说，斯科茨代尔警局成功使用无人机找到了一位迷路的阿尔茨海默病患者。他说，迄今为止，该部门使用无人机的经验有用但有限，但其飞手经常受到美国联邦航空管理局（FAA）“视线范围”（lineofsight）规则的限制。该规则规定，飞手必须能够随时看到自己的无人机，这严重限制了无人机的飞行范围。


很快，这种情况就会改变。未来几个月内，斯科茨代尔警方将在该市的某个屋顶上安装一架能够自主起飞、飞行和降落的新型警用无人机。斯拉文说，警方正在向FAA申请豁免，以便让无人机飞过视线范围（自2019年FAA批准第一项豁免以来，已有数百家警察机构获得了豁免）。该无人机的飞行速度可达每小时57英里，将在距离其停靠站3英里远的地方执行任务，该部门表示，它将用于追踪嫌疑人或为在交通站等待支援的警官提供可视画面。


斯拉文说：“FAA在我们如何进入这一领域的问题上表现得更加积极主动。”这可能意味着，在美国全国各地，警用无人机在上空翱翔的景象（和声音）将变得更加常见。


斯科茨代尔警局表示，该局从Aerodome公司购买的无人机将启动其“无人机作为第一反应者”（drone-as-first-responder）项目，并将在该局新的“实时犯罪中心”（real-timecrimecenter）中发挥作用。这类中心在美国的警务工作中越来越常见，它允许城市连接摄像头、车牌读取器、无人机和其他监控方法，以即时跟踪情况。这些中心的兴起及其对无人机的依赖招致了隐私权倡导者的批评，他们认为这些中心进行了大量监控，但在如何使用或共享无人机和其他来源的录像方面却几乎没有透明度。


2019年，加利福尼亚州丘拉维斯塔的警局率先获得FAA豁免，可以进行超视距飞行。此举引发了社区成员的批评，他们称警局在收集录像或如何使用录像方面并不透明。


美国公民自由联盟（ACLU）言论、隐私和技术项目高级政策分析师杰伊·斯坦利（JayStanley）表示，豁免会加剧与无人机有关的现有隐私问题。如果FAA继续批准这些豁免，那么警察部门将可以用无人机覆盖比以往更大的城市范围，而目前法律界对于这是否构成侵犯隐私还不甚明了。


斯坦利说：“如果这项技术的不同用途不断积累，我们最终会发现，从你踏出家门的那一刻起，你就会感觉自己一直处于空中执法部门的监视之下。它可能有一些真正的好处，但也急需强有力的制衡。”


斯科茨代尔警方表示，无人机可用于多种场景，如应对正在发生的入室盗窃或追踪疑似与绑架案有关的司机。但斯拉文说，真正的好处将来自它与其他现有技术的搭配，如自动车牌读取器和放置在城市周围的数百个摄像头。他说：“它可以非常快速地到达各个地方。它能为我们提供实时情报，帮助我们更快、更智慧地做出反应。”


斯坦利说，在这些情况下，警察部门可能确实会从无人机中获益，但ACLU发现，许多警察部门将无人机部署在更普通的案件中，比如报告一个孩子把球扔到车库里，或者报告一个地区有“可疑人员”。


他说：“这就提出了一个问题，即这些项目最终是否会成为另一种方式，让弱势社区因各种轻微违法行为而受到执法机构的过度监管和榨取。”


二
无人机运输

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也许没有哪种无人机技术比送货上门更被过度炒作了。多年来，科技公司一直在预告一种未来主义的效果图，即用户下单后几个小时，无人机就会把包裹送至家门口。但除了小规模的试点项目外，他们从未成功地将其推广开来，至少在美国是如此，这在很大程度上还是因为FAA的“视线范围”规则。


但监管方面的变化即将到来。与警察部门一样，亚马逊的PrimeAir项目以前也仅限于在飞手视线范围内飞行无人机。这是因为无人机飞手没有雷达、空中交通管制员或其他任何商业飞行所依赖的系统来监控航道和保证安全。为了弥补这一缺陷，亚马逊花费数年时间开发了一种机载系统，使无人机能够探测附近的物体并避免碰撞。该公司表示，它在演示中向FAA展示了其无人机可以与直升机、飞机和热气球在同一空域安全飞行。


2024年5月，亚马逊宣布FAA已批准该公司在德克萨斯州扩大运营，这距离PrimeAir项目启动已有十多年时间。7月，FAA又扫清了一个障碍，允许两家公司——Zipline和谷歌的WingAviation同时在同一空域飞行，而无需目视观察员。


虽然这一切意味着通过无人机收到包裹的几率略有上升，但更引人注目的应用案例可能是医疗快递。密苏里大学圣路易斯分校供应链助理教授沙基巴·埃纳亚提（ShakibaEnayati）花了数年时间研究无人机如何在偏远地区进行疫苗、抗蛇毒血清、器官、血液的最后一英里运送。她的研究发现无人机可以改变向医疗资源匮乏的人群提供医疗用品的方式，如果FAA扩大这些监管变化，可能会产生真正的影响。


埃纳亚提表示，在器官移植前的步骤中尤其如此。在将器官移植给受者之前，必须来回进行多次血液检测，以确保受者能够接受器官，如果血液是通过汽车甚至直升机运输的，这就需要一段时间。她说：“在这种情况下，时间紧迫，如果允许在这一步骤中大规模使用无人机，那将是一项重大改进。”


埃纳亚提说：“如果这项技术能够满足器官运输的需要，那么它将在如此重要的领域带来巨大的变化。”


这种发展（即血液运输）可能会比使用无人机运输器官来得更快，因为器官运输必须在严格控制的条件下进行，以保存器官。


三
无人机供应链本土化

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2023年12月签署成为法律的《美国安全无人机法案》（AmericanSecurityDroneAct）禁止美国联邦机构从俄罗斯和中国等国家购买无人机。在无人机和无人机零部件制造方面，中国是无可争议的领导者。根据2021年美国无人机组织DroneResponder的调查，美国90%以上的执法无人机由总部位于深圳的大疆公司制造。


作为该法案的一部分，美国国防部国防创新部门（DoDDIU）创建了“蓝色无人机系统批准清单”（BlueUASClearedList），这是一份该机构已调查并批准购买的无人机和零部件清单。该清单适用于美国联邦机构以及接受联邦资助的项目，这通常指州警局或其他非联邦机构。


由于美国将在无人机上投入巨额资金（仅国防部的“复制者”项目就已拨款10亿美元），因此，进入“蓝色无人机系统批准清单”意义重大。这意味着这些联邦机构可以在很少繁文缛节的情况下进行大额采购。


美国无人机零部件制造商UnusualMachine公司首席执行官艾伦·埃文斯（AllanEvans）说，这份名单引发了大量无人机公司试图遵守美国标准的热潮。该公司生产了一种第一人称视角飞行控制器，他希望该控制器能成为首款获准进入“蓝色无人机系统批准清单”的同类产品。


《美国安全无人机法案》不太可能影响摄像师、无人机竞速飞手或业余爱好者在美国私人购买无人机。这意味着所有美国无人机公司，至少在短期内，只能通过迎合美国国防市场来生存。


埃文斯说：“基本上，任何不愿意辅助参与国防工作的美国公司都会失败。”


四
乌克兰的自主武器

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乌克兰的无人机冲突在很大程度上是一场消耗战。自冲突开始以来，无人机被广泛用于勘测破坏情况、寻找和追踪目标或投放武器，但这些四旋翼无人机平均只能飞行三次就会被击落或因GPS干扰而无法导航。因此，乌克兰和俄罗斯都优先积累了大量无人机，预计它们在战斗中不会持续很长时间。


英国—乌克兰技术交流中心（UK-UkraineTechExchange）的创始人安德烈·多夫本科（AndriyDovbenko）表示，现在他们不得不重新考虑这种做法。他说，在与乌克兰无人机制造商合作的过程中，他注意到，对技术的需求已经从大批量简单商用无人机转变为能在GPS系统受到干扰的环境中自主导航的无人机。多夫本科说，由于70%的前线受到干扰，俄罗斯和乌克兰的无人机投资现在都集中在自主系统上。


这并非一件小事。无人机飞手通常依赖无人机的视频传输和GPS技术，而这两种技术在拥挤的环境中都无法使用。取而代之的是，自主无人机利用各种类型的传感器（如激光雷达）进行导航，不过在大雾或其他恶劣天气下可能会比较麻烦。自主无人机是一项日新月异的新技术，ShieldAI等美国公司仍在对其进行测试。不断演变的乌克兰危机正在增加部署经济可靠的自主无人机的风险和压力。


多夫本科说：“你能给予杀人机器多少自主权，这是一个道德问题。这个问题现在还没有在乌克兰被提出来，因为在那里，这更多是一个生存问题。”


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转自丨启元洞见




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