在AI技術(shù)的幫助下，讓滑翔機(jī)學(xué)會(huì)這項(xiàng)非凡的本事

鳥兒并不總是靠振翅飛翔，很多時(shí)候會(huì)充分利用上升的熱氣流，并能夠根據(jù)氣流變化精確導(dǎo)航?，F(xiàn)在，科學(xué)家們?cè)噲D在AI技術(shù)的幫助下，讓滑翔機(jī)也學(xué)會(huì)這項(xiàng)非凡的本事。

鳥兒并不總是靠著振翅來飛翔，有時(shí)也會(huì)利用名為熱氣流來幫助自身飛行。大翼展的鳥兒可以在高空停留數(shù)小時(shí)之久，同時(shí)只消耗最少的能量。

鳥兒可以在不可預(yù)測(cè)的氣流中把握微小的氣流變化，并根據(jù)變化進(jìn)行導(dǎo)航，人們對(duì)這個(gè)具體機(jī)制還并不是很清楚?，F(xiàn)在，科學(xué)家現(xiàn)在正在使用人工智能來學(xué)習(xí)鳥兒的技巧，希望可以把這個(gè)本領(lǐng)搬到飛機(jī)上。

在本周發(fā)表在《自然》期刊上的一篇論文中，來自美國和意大利的大學(xué)研究人員使用機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練算法來控制滑翔機(jī)實(shí)施針對(duì)熱氣流的導(dǎo)航。這不是人們首次將人工智能用在這類任務(wù)上了（微軟去年發(fā)布了與此類似的成果），但這是第一次使用真實(shí)航班的數(shù)據(jù)來更新和改善AI在該領(lǐng)域的表現(xiàn)。

該成果表明，未來的自主駕駛飛機(jī)可以利用熱氣流飛行，而不再完全依賴燃料等動(dòng)力源飛行。而且人工智能可以幫助我們確切地弄清楚飛翔的鳥類為何能夠如此出色地利用這一機(jī)制。

在訓(xùn)練算法時(shí)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在訓(xùn)練系統(tǒng)滑翔機(jī)實(shí)施平穩(wěn)導(dǎo)航時(shí)，一些因素——尤其是垂直風(fēng)加速度和側(cè)向風(fēng)等信息也非常重要。他們認(rèn)為，同樣的情況可能適用于鳥類。

有AI控制的滑翔機(jī)ParkzoneRadian Pro在天空飛翔（沒錯(cuò)，就是圖片中間的那個(gè)小東西）。

為了創(chuàng)建他們的AI系統(tǒng)，研究人員使用強(qiáng)化學(xué)習(xí)。這是一種像試錯(cuò)原理相似的訓(xùn)練工具。向系統(tǒng)輸入大量信息，并要求它以實(shí)現(xiàn)某種獎(jiǎng)勵(lì)最大化的方式運(yùn)行。系統(tǒng)在沒有預(yù)先知曉任務(wù)的情況下開始運(yùn)行，隨著時(shí)間的推移逐步學(xué)習(xí)如何正確行事。

在本文討論的示例中，系統(tǒng)的輸入包括飛行信息，如滑翔機(jī)的俯仰角、航向偏離情況，地面速度和風(fēng)速等。而系統(tǒng)尋求的獎(jiǎng)勵(lì)最大化目標(biāo)是爬升速度（即獲得飛行高度的速度）。

研究人員首先在模擬器中訓(xùn)練他們的算法，然后在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下繼續(xù)訓(xùn)練。他們?cè)诩又莸奶炜罩羞M(jìn)行了大約240次飛行，每次飛行時(shí)間平均持續(xù)約三分鐘。研究人員使用手動(dòng)控制器，將滑翔機(jī)引導(dǎo)到一個(gè)固定的位置，然后由人工智能接管，利用熱氣流（氣流速度可達(dá)每秒數(shù)米）進(jìn)行爬升。

“在理想的條件下，滑翔機(jī)可以在高空停留大約45分鐘，”該論文的作者之一Gautam Reddy說?！坝袝r(shí)候風(fēng)太大，滑翔機(jī)應(yīng)對(duì)不了，我們只能提前召回。我們?cè)跍y(cè)試中使用了一些酷似老鷹的滑翔機(jī)，還有一些真的鷹在和測(cè)試機(jī)一起滑翔?！?/p>

滑翔機(jī)飛行數(shù)據(jù)的兩個(gè)示例圖。綠點(diǎn)是起始位置，紅點(diǎn)是終點(diǎn)

在我們可以真正使用AI控制的熱氣流滑翔機(jī)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用之前，還有很多工作要做。這只是鳥類輔助自身飛行的氣流中的一種。換句話說：僅僅因?yàn)锳I可以駕馭熱氣流，也不意味著它可以駕馭來自世界各地的其他類型的風(fēng)。

不過Gautam和他的同事對(duì)該項(xiàng)目的未來充滿信心。他們表示，制造出可以利用AI遠(yuǎn)距離導(dǎo)航熱氣流的自動(dòng)滑翔機(jī)并不是難度太大的事情。 “我們期待著在未來能夠?qū)崿F(xiàn)這一點(diǎn)，”Gautam說。

這種技術(shù)可以用于長(zhǎng)期的科學(xué)調(diào)查和雄心勃勃的項(xiàng)目上，如跟蹤鳥類遷移時(shí)翅膀的精確動(dòng)作。我們可以學(xué)習(xí)如何像鳥兒一樣飛翔，以此進(jìn)一步了解它們的生活特點(diǎn)。