人人都能“開”無人機(jī)

??去年巴黎航空表演中，一些軍用無人駕駛飛機(jī)（后簡稱無人機(jī)）大出風(fēng)頭，它們有些只有一只手那么大。而5月份在北京舉辦的中國國際模型博覽會(huì)也出現(xiàn)了一批相似的飛行器。不過它們不是軍用的，反而更像是最新最酷的玩具，價(jià)格也要便宜得多，一般不超過1千美元。

??有趣的是，這些民用無人機(jī)并非全部是由飛行器企業(yè)帶來的，很多是無人機(jī)愛好者自己制作，并在無人機(jī)社區(qū)共享的。業(yè)內(nèi)人士表示，在無人機(jī)領(lǐng)域，玩具制造商和愛好者“打敗”了軍事產(chǎn)業(yè)。

無人機(jī)在美國很流行

??如果你在美國，抬頭看看天空，你很可能正巧看見這么一架無人駕駛飛機(jī)：小巧、完全自主、又極其便宜。除了搞爆破，它們能完成所有軍用無人機(jī)的工作。盡管嚴(yán)格說來，它們在美國還不被準(zhǔn)許用于商業(yè)，但是FAA（聯(lián)邦航空局）正計(jì)劃從2015年起正式批準(zhǔn)其商用。

??在民用無人機(jī)的發(fā)展中，無人機(jī)愛好者功不可沒。最初，他們鉆研無人機(jī)就是為了好玩，正如早期個(gè)人電腦迷一樣。不過，隨著無人機(jī)越來越精密和可靠，實(shí)際應(yīng)用出現(xiàn)了。

??一些影視劇組已經(jīng)開始把無人機(jī)用于高空取景，與傳統(tǒng)有人駕駛直升機(jī)相比，它們?nèi)【胺秶h(yuǎn)，也更安全與便宜。同時(shí)，農(nóng)民讓它飛在田地上空，以確定哪些莊稼需要澆水施肥；電力公司用它來檢測傳輸線是否正常工作；而護(hù)林員用它清點(diǎn)牛群、羊群。

??當(dāng)然，更多的無人機(jī)被用于科學(xué)觀測。從海面赤潮到亞馬遜雨林的太陽能反射率，這些數(shù)據(jù)都被無人機(jī)獲取。它們還能跟蹤瀕臨滅絕的野生動(dòng)物，悄悄繪制下需要額外保護(hù)的區(qū)域。

民用無人機(jī)時(shí)代來臨

??要想知道民用無人機(jī)發(fā)展速度，由我于2007年創(chuàng)建的在線社區(qū)“DIY無人機(jī)”（DIYdrones）很能說明問題。如今，這個(gè)社區(qū)已有2萬6千名會(huì)員，他們的無人機(jī)有的是自己制作的，有的是從為無人機(jī)愛好者服務(wù)的企業(yè)那里買的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每月大約有1千架新的民用無人機(jī)開始飛行。其中，私人無人機(jī)的增長尤為驚人。

??何以發(fā)展得如此迅速？原因與其他數(shù)字技術(shù)一致：摩爾定律。這個(gè)由英特爾（Intel）創(chuàng)始人之一戈登·摩爾（Gordon Moore）提出的定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。早在1965年他就預(yù)言，電腦芯片的總體性能每兩年增加一倍，并伴有價(jià)格和體積驟降。

???事實(shí)上，無人機(jī)領(lǐng)域的“摩爾定律”已經(jīng)啟動(dòng)。很大程度上，這要?dú)w功于智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)。這兩個(gè)領(lǐng)域依賴于相同的零部件——傳感器、電池、光學(xué)儀器，以及內(nèi)嵌式中央處理器。而所有這些零部件近幾年變得更小更快。就像上世紀(jì)70年代個(gè)人電腦問世并迅猛發(fā)展一樣，今后10年我們將見證民用無人機(jī)的“井噴”。可以說，我們已進(jìn)入民用無人機(jī)時(shí)代。

“無人機(jī)”如何定義？

??說了這么多，到底無人機(jī)是什么呢？事實(shí)上，這一定義一直在變化。現(xiàn)在，它一般特指有能力自主飛行、能夠逐點(diǎn)完成任務(wù)的飛機(jī)（目前，它還需要GPS導(dǎo)航，但是不久就可以靠視覺傳感器了）。這個(gè)定義把無線電控制飛行器和彈道式火箭排除在外，前者需要手工控制，而后者不受控制。

??這個(gè)定義既適用于價(jià)值1億4千萬美元的“全球鷹”無人偵察機(jī)（用于阿富汗戰(zhàn)場），又適用于兒童也可以放飛的500美元造價(jià)的泡沫材料無人機(jī)。兩者都擁有精密的電腦自動(dòng)駕駛儀、高分辨率照相機(jī)、無線數(shù)據(jù)連接、擁有實(shí)時(shí)視頻的地面站和有序的任務(wù)腳本。它們的主要不同其實(shí)在于“全球鷹”能夠在6萬英尺（約合18.2千米）高空飛32個(gè)小時(shí)；而我們自己做的無人機(jī)只能在400英尺（約合121米）飛30分鐘。

??在無人機(jī)組成部件中，重中之重是自動(dòng)駕駛儀，它最早于上世紀(jì)30年代成為飛行輔助工具。那時(shí)，飛行員設(shè)置了飛行方向和高度后就可以打個(gè)盹兒，直到情況發(fā)生變化。從商務(wù)噴氣式客機(jī)開始，飛行員只要定下目的地，自動(dòng)駕駛儀就能完成全部飛行。而到了90年代初，航空航天技術(shù)使其完成了全部自動(dòng)化，包括起飛和著陸——盡管FAA依然規(guī)定飛行員要手動(dòng)起飛。

越來越廉價(jià)的部件

??如今，構(gòu)成自動(dòng)駕駛儀的傳感器都變得又小又便宜，包括測量轉(zhuǎn)率的螺旋儀、通過大氣壓力計(jì)算高度的壓力傳感器、起到數(shù)碼羅盤作用的磁力針和測量重力的加速計(jì)。如今，這些原材料可以嵌在一個(gè)極小的芯片上，在很多手機(jī)零售商如RadioShack都可以找到。事實(shí)上，一個(gè)擁有9個(gè)最新傳感器，外加溫度計(jì)和中央處理器的“大禮包”只收17美元。

??同時(shí)，自動(dòng)駕駛儀的大腦——嵌入式電腦或單芯片微處理器，負(fù)責(zé)根據(jù)傳感器輸入的數(shù)據(jù)駕駛飛機(jī)——這些年有了更令人震驚的進(jìn)展。

??自從蘋果iPhone手機(jī)問世，人們發(fā)現(xiàn)觸摸屏上流暢、快速的可視化界面變得越來越不可或缺，一些以前用于電腦的功能也開始轉(zhuǎn)向智能手機(jī)。但是，與電腦不同，手機(jī)會(huì)消耗很小的電池能源。所以，智能手機(jī)需要更高效，“精密指令集計(jì)算”成為手機(jī)芯片的主流。無疑，這種快速、節(jié)能的處理器也用于無人機(jī)，這就意味著無人機(jī)可以超越簡單的預(yù)排程序工作，真正開始“思考”了。

??其實(shí)，智能手機(jī)與無人機(jī)的聯(lián)系并非僅在中央處理器。智能手機(jī)需要高質(zhì)量照相機(jī)，需要更小更好的GPS，這些都促成了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的革命，而改革后的產(chǎn)品又能為無人機(jī)所用。比如上世紀(jì)90年代GPS需要1萬美元，而如今10美元、拇指大的GPS很常見。同樣的，針對(duì)手機(jī)的存儲(chǔ)器和電池的發(fā)展，也幫助了無人機(jī)的進(jìn)步。

??總之，這些新一代的便宜、小巧的無人機(jī)實(shí)質(zhì)上就是會(huì)飛行的智能手機(jī)，只不過運(yùn)行的是不同軟件罷了。

親手做架無人機(jī)

??隨著無人機(jī)零部件日趨完美，它在美國越來越流行，很多愛好者都喜歡到一個(gè)名為“DIY無人機(jī)”的社區(qū)交流、展示，并尋找技術(shù)支持。事實(shí)上，這個(gè)社區(qū)的建立源自本人的一次失敗的親子活動(dòng)。

??2007年3月的一個(gè)周日，我打算與孩子們一起放飛一架無線電控制飛行器。事與愿違，放飛后，飛行器即刻飛進(jìn)了樹叢。孩子們失望地看著我，而我一次次費(fèi)力地把小飛機(jī)找回來卻一次次失敗。

??事后，痛定思痛，我進(jìn)行了一次頭腦風(fēng)暴：我手頭有加速計(jì)、電子陀螺儀、羅盤和連接無線GPS傳感器的藍(lán)牙。這讓我立刻想到，這些恰恰是構(gòu)成飛機(jī)自動(dòng)駕駛儀的部件。

??在隨后制作無人機(jī)的過程中，我遇到了一些困難。比如對(duì)家庭制作而言，無人機(jī)還是顯得太龐大也太貴了。為了找到解決方法，我決定上線尋求幫助，并共享自己的經(jīng)驗(yàn)。最終，我放棄了博客這種以個(gè)人為主的形式，選擇注冊DIYDrones.com網(wǎng)站，并建立了一個(gè)為無人機(jī)愛好者服務(wù)的社交網(wǎng)絡(luò)“DIY無人機(jī)”。

??如今，對(duì)我而言，無人機(jī)已不只是愛好，而是第二職業(yè)：我創(chuàng)建了3D機(jī)器人公司（3D Robotics）。這個(gè)公司生產(chǎn)“DIY無人機(jī)”社區(qū)設(shè)計(jì)的開源硬件，已經(jīng)用于超過1萬個(gè)自動(dòng)駕駛儀和難以計(jì)數(shù)的無人機(jī)部件。據(jù)計(jì)算，公司客戶“開”的無人機(jī)數(shù)量已超過美國軍用無人機(jī)。

毀譽(yù)參半的名聲

??盡管無人機(jī)越來越流行，它卻引來一些人的擔(dān)憂。長篇小說家丹尼爾·蘇亞雷斯（Daniel Suarez）的新作 《謀殺決定》（Kill Decision）中，就著力刻畫了民用無人機(jī)泛濫后，它們攜帶武器，成群結(jié)隊(duì)攻擊人的場景。這些無人機(jī)能自主思維，知道要飛到哪兒要攻擊哪兒，最主要的是由于價(jià)格低廉所有數(shù)量激增。

??的確，我的憂慮不是來自軍用無人機(jī)，而是來自那些你也可以從亞馬遜網(wǎng)站購得，并用智能手機(jī)控制的“飛天小機(jī)器人”。一般，你用不到30美元，就能買到電路板，并把它連接成飛行器。一旦將來的無人機(jī)像廉價(jià)玩具一樣大批量生產(chǎn)，卻又有足夠的智慧思考，或許會(huì)導(dǎo)致一些難以預(yù)估的后果，這樣的擔(dān)憂不足為奇。

??當(dāng)然，這還比較遙遠(yuǎn)。目前，輿論對(duì)無人機(jī)的擔(dān)心更多表現(xiàn)在使用中的安全性、先進(jìn)無人機(jī)技術(shù)是否會(huì)被恐怖分子竊取利用，以及如何保護(hù)個(gè)人隱私的問題。尤其是后者，無人機(jī)追逐明星已經(jīng)露出了侵犯隱私的苗頭。很多人擔(dān)心將來有一天自家的窗外或院子上空蟄伏著一架無人機(jī)，正拿攝像頭對(duì)著自己，這將是極其可怕和難以容忍的場景。不少人表示，“若無人機(jī)冒犯我的‘領(lǐng)空’，我想我有權(quán)把它擊落”。

或許光明的未來

??當(dāng)然，不是所有人都在擔(dān)憂無人機(jī)對(duì)隱私的侵犯，更多的人已經(jīng)開始設(shè)想它更廣泛的用途。用它送快餐，自動(dòng)投遞玉米餅？或者實(shí)實(shí)在在改變某一領(lǐng)域，比如像聯(lián)邦快遞那樣使用由無人機(jī)改裝的高效飛行器？毫無疑問，無人機(jī)改變了空運(yùn)貨物的概念，飛行器不再需要加壓駕駛艙，也不必有容納飛行員的空間。它們可以像鳥一樣呈人字形飛行，在空氣動(dòng)力學(xué)上達(dá)到超高速率。

??我們到底能用它干什么呢？這個(gè)問題目前看起來無解，就像1977年個(gè)人電腦出現(xiàn)時(shí)那樣。隨著時(shí)間的推移，每個(gè)人都已發(fā)現(xiàn)個(gè)人電腦在其生活中的用途：文字處理、電子制圖、電腦游戲、郵件……當(dāng)然還有網(wǎng)絡(luò)。

??值得注意的是，最初軍方創(chuàng)造了互聯(lián)網(wǎng)，而大眾將其“克隆”并創(chuàng)造了適合自身需求的網(wǎng)絡(luò)。愛好者希望無人機(jī)也能走這條路：褪去軍方色彩，能夠得到自由使用，并發(fā)現(xiàn)它的全部潛能。

??其實(shí)，民用無人機(jī)的用途有好有壞，這也是所有工具的共有問題，從鐵撬棍到超聲儀莫不如此。社會(huì)應(yīng)該做的，就是明白這項(xiàng)能量巨大的新技術(shù)可能帶來的震動(dòng)，并關(guān)注它“飛”向何處。

(本文摘編自美國《連線》雜志)

TIPS

無人機(jī)在我國門檻并不高

按照一般定義來說，無人機(jī)是指機(jī)上無人、有動(dòng)力、有一定任務(wù)能力的飛機(jī)。通常無人機(jī)需要自主飛行，但是這一點(diǎn)并不特別強(qiáng)調(diào)。因?yàn)橛械娘w機(jī)如靶機(jī)，不需要安裝相對(duì)昂貴的自動(dòng)駕駛儀，能夠遠(yuǎn)程遙控，一般也可算作無人機(jī)，不過這屬于無人機(jī)中控制級(jí)別最低的一種——遙控。

像文中提到的美國無人機(jī)愛好者，我國也有很多，而且不少都有自己的無人機(jī)作品。一方面，目前民用無人機(jī)的制作信息比較多，另一方面也反映了無人機(jī)的門檻并不高。用最簡單的方法，做或買一個(gè)航模，再加上無人機(jī)的技術(shù)核心——自動(dòng)駕駛儀，就能做出一架基本的無人機(jī)。像世界上最小的自動(dòng)駕駛儀MP2028，僅重28克，比較容易買到，安裝在航模上，調(diào)試后就可以上天了。

當(dāng)然，對(duì)于“進(jìn)階”階段的無人機(jī)愛好者，我國也有不少比賽交流的機(jī)會(huì)。比如，去年在航空博物館舉行的中航工業(yè)杯國際無人飛行器創(chuàng)新大獎(jiǎng)賽，就吸引了個(gè)人、高校、企業(yè)等上百支隊(duì)伍參加。今年8月6日，北航將進(jìn)行國際空中機(jī)器人大賽亞太賽區(qū)的比賽，或許也會(huì)引起廣大愛好者的關(guān)注。未來，無人機(jī)在我國應(yīng)該會(huì)受到越來越多的人的關(guān)注。

——王英勛 （北京航空航天大學(xué)無人機(jī)設(shè)計(jì)研究室總工程師）