今天的商业无人机,未来的飞行物联网

10年前,无人机还没有走出实验室,并且,作为军工科技之一的无人机,一架就要高达数百万美元,隐秘不宣。而十年后,随着智能手机出现,以及一系列配套技术,包括传感器、高速处理器、相机、无线宽带技术和GPS等新兴技术的发展,如今,我们在沃尔玛超市就可以买到使用云软件的企业级无人机。
从军用武器到商业工具,无人机正在成为新时代的技术图腾,而无人机的目标,也并不是为了引起人们对其的好奇和赞叹,而是为了成为一件普通的工业和生活用具,就像农业机械和工地用发电机、照相机和电饭煲一样,实用而不起眼,无人机技术在孕育着真正的革命。

今天的商业无人机,未来的飞行物联网

从武器到工具
所谓无人机,是指可以远程操纵或自主飞行的航空器,也称远程驾驶航空器,而无人机技术的本质,其实就是机器人技术向空中的延伸。
无人机诞生之初主要用于军事领域,其应用历史之久,可以追溯到1914年,即第一次世界大战期间。彼时,英国的卡德尔和皮切尔两位将军,向英国军事航空学会提出了一项建议——研制一种不用人驾驶,而用无线电操纵的小型飞机,使它能够飞到敌方上空,投下炸弹。这一设想得到了当时英国军事航空学会理事长戴·亨德森爵士的支持。无人机的发展也由此开始。
后来,随着航空技术的发展,以及计算机技术、遥控技术等的应用,军用无人机的发展愈加迅速,在航空侦察、空对地攻击以及近距离空中支援等方面大显身手。直到今天,无人机也依然是不可忽略的现代军工武器。
不过,相比于无人机在军事工业发挥的作用,一个更重要的变化是,无人机逐渐从军用武器走向了商业市场,并逐渐成为人们的工具。
究其原因,一方面,是智能手机技术以及一系列配套技术的发展,使得无人机逐渐成为质优价廉的产品。比如,今天,我们手机里的微型芯片集成了陀螺仪等多种传感器,成本只需要3美元,而10年前,这些传感器却是价格高达10万美元的机械设备。成本的下降,才给了人们走近无人机的机会。
于是,质优价廉的无人机得以吸引众多普通消费者,而为了扩大用户群,制造商又必须让无人机简单易操作——滑动开关即可起飞。
另一方面,由于消费级无人机的爆发,短短几年时间里,美国就有超过100万架无人机飞上天空。这些民用的飞行器避开了联邦航空管理局(FAA)的严格规定,因此,为引导市场安全使用无人机,同时不限制其发展,FAA只能推出新规,允许将无人机用于商业目的,无需飞行执照或特殊资格。2016年8月起,新规正式生效,也开启了商用无人机时代。
当前,无人机最为常见的应用,就是在建筑施工方向的应用。建筑工程是仅次于农业的世界规模第二大的行业,年产值高达8万亿美元,但效率却相当低下。
根据麦肯锡数据显示,商业建筑项目花费通常超出预算80%,工程进度落后20个月。究其原因,只看显示屏上的CAD图纸,一切自然都是完美的;但在实际工地却大有不同。图纸和现实的差异,解释了8万亿美元中需要有大约3万亿美元因为工程变更、返工、进度安排失误而浪费。
无人机却能够很好地消除这种差异。无人机的高空作业可以将超高精度的常规照片上传到云端,随后,图像几何技术就可以将其转换为几何图形,生成精确的2D和3D模型——谷歌地图的工作原理就是如此。随后,指导施工的CAD图纸叠加到扫描图上,就可以让“效果图”和“实景图”形成直观对比。
这就像一个增强现实镜头,将理念与现实并置——捕捉二者的差异,利用这项技术,监理团队能随时掌握施工进度。于是,凭借无人机技术,施工团队就能够提早发现、进而修正或绕开问题,或根据实际状况更新施工模型,尽量减少误差,这大大加快了工地的施工速度,也减少了资源的浪费。

今天的商业无人机,未来的飞行物联网

无人机在今天
当然,无人机在建筑工程的应用只是其代表应用之一。
但这也证明,无人机经济具备颠覆性的经典特征:无人机能够用几小时完成过去人们几天才能完成的工作,无人机能提供细节丰富的影像数据,成本只是其他工具的零头,尤其是随着无人机智能化程度提高后,无人机所搭载传感器和照相机的能力将帮助人们大大提高工作效率;无人机开始在职业安全方面发挥关键作用,对信号塔维护等高危作业进行无人化;从田地到工厂,无人机的低空拍摄带来新的洞察和功能,这些都为商业提供了不同视角。
疫情期间,无人机就展现出了相当活跃的表现。深圳市的无人机制造商科比特在上海、广州等地投入了100多架无人机,使其在有感染风(险的地区巡逻、喷洒消毒剂。无人机代替人类飞人危险地区,使用40倍变焦相机进行了360度巡逻,充分发挥了作用。如果在公共场所发现有人没戴口罩,无人机上的扩音器就会发出警告。为了防止病毒扩散,它们还负责补给物资给被封锁的地区。
无人机还可以在搜救失踪者时发挥重要作用。美国声学学会在年度会议上发表了一种基于遇难人员求救时敲墙、跺脚、尖叫的声音构成的数据库进行深度学习,可以在灾区用无人机辨识求助者呼救声的系统。安装在无人机上的麦克风会侦测被困在灾区的人发出的呼救声并通知救难队。
此前,澳大利亚两名少年在冲浪时不幸被巨浪困住,无法返回700米远的岸上。当地救生队就使用无人机对被困人员投放救生圈带。最终,两名少年成功回到了岸上,营救过程仅历时70秒。这是全球首例无人机成功救援。充分体现了无人机抛投不受条件限制这一特性。无论是遭遇了泰坦尼克号沉船还是洪水,无人机都可以方便地来到被困者的身边。
并且,无人机还能用来紧急护送伤员。韩国国立蔚山科学技术研究院郑延宇教授的研究团队在其设计的“911$急救无人机”获得德国“2020年iF设计奖”后,就与无人机企业Dronedom建立了合作关系,进入了产品量产阶段。
这架救助无人机在患者躺的担架上连接了8个螺旋桨和有线电池组,会在离地1公尺左右的高度移动。由于不需要安装自动飞行功能和避障功能所需要的各种感测器,因此,其制造成本并不高。再加上电池会由救灾人员背着,因此可以减轻无人机的重量、提升续航力。
不仅如此,无人机还将在不久之后,就在人们的日常生活中为人们配送餐点和水,并取代快递员、外送员和邮差。无人机会沿着航线在空中飞行、追踪库存、传送收集到的数据,并自动管理库存,取代物流管理人员。
实际上,无人机提供快递服务的日子已经越来越近。2020年,亚马逊从美国联邦航空总署获得了可营运无人机配送的批准。因此,亚马逊可以在人口密度较低的地区利用无人机配送2.26公斤重的物品。亚马逊的Prime会员能在30分钟内收到线上订购的商品——而亚马逊则是继Alphabet的子公司Wing、UPS之后,第三家从美国联邦航空总署获得无人机配送许可的企业。
Wing从2019年开始就为维吉尼亚州的居民提供了生活用品送货服务。物流公司UPS则在2014年打入了偏远地区配送服务领域。除此之外,美国的沃尔玛、中国的阿里巴巴也都在开始引进无人机配送。
麦肯锡预测,无人机的市场规模将从2017年的64亿美元增长到2025年的202亿美元。到了2040年,在以一般消费者为对象的非军事用途无人机市场中,无人机将负责近30%的配送量。

今天的商业无人机,未来的飞行物联网

飞行互联网的未来
实际上,尽管无人机已经给人们提供了在诸多方面极具潜力的应用前景,但不论是高空拍摄,还是递送物资,都仅仅只是开始。的确,这仍然占据无人机行业中最大的份额。但更重要的是,在互联网向物理世界延伸的进程中,无人机将带领人们走向天空,并成为“飞行物联网”。
要知道,数据就是这个时代的石油,而就像智能手机等技术商业化的历程一样,无人机现在也已经配备企业级软件,逐渐成为真正的数据收集平台,像智能手机一样开放、可延展,拥有几近无限的APP应用潜力。
也就是说,无人机将有能力以前所未有的高速度和低成本,完成几乎所有数据收集工作,弥合地面和天空的间距。在不远的未来,自主控制无人机将为企业、个人和政府所用,随时随地获取有关这个世界的数据。
无人机对于商业世界是一种颠覆性力量,但它颠覆的不仅是商业——隐私、空域、管辖权的法律基础也将成为问题。
从隐私权的角度来看,无人机引发的隐私问题与其他技术本质上相同。虽然很多企业正从实体角度积极提升无人机使用的安全性,包括防止无关人员受伤、敏感基础设施受损等。但同样有很多企业忽视了另一个重要的方面,即无人机本身的安全。要知道,特定的无人机系统,就能使得第三方可以轻松访问这些企业的计算机和网络,并合法获取并分享他们收集的数据。
无人机虽然应用于国防、科研、商业等领域,常常参与高风险、高压力、高价值的工作,但它们也很脆弱。因此,在无人机商业化的同时,无人机利用传感技术或照相机收集数据这一特性还应该受到规制,并推动立法控制获取的数据及其保存期限。
此外,未来,无人机将普遍用于长距离工作,如铁路、电力和管道检查、灾后数据收集、农业、甚至货物运输等。而在此之前,跨越全国各地不同管辖区产生的法律问题必须厘清。除航空管辖权外,业主是否对房产上方的空间拥有权利,也是个需要解决的问题。
毕竟,未来无人机的使用有赖于充足的起降空间,尤其是得到地面和空域操作许可的空间,如同现在的机场和直升飞机场。这类土地使用规则通常由地方当局制定,因此,颁布地方法规限制无人机的起降区域将是一种必然。
从科幻电影的想像,到成为现实中的武器,再到现代社会的工具,无人机已取得了巨大发展。未来,无人机还将像电力和互联网一样成为我们生活的一部分。面对这样一个世界,人们首先需要建立的,还是无人机的伦理,而无人机的伦理也无非是是现有伦理准则的延伸。只有在无人机系统周围划定边界,才能有助于保证个人和社会的安全。

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