“千机共舞”走向现实，浙江这一实验室飞出会“思考”的蜂群无人机

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潮新闻客户端 记者 陈雷

十余架闪烁着蓝光的小型无人机同时从空中快速飞过，时而聚拢穿梭于密林，忽而又散作流云贴着草丛低空掠过，看似无序的“集体出行”，实则每架都巧妙避开了障碍物，远远看去就像成群的蜜蜂……不用事先规划路线，多架无人机可在野外复杂环境里自主避障、协同编队，这场由蜂群无人机演绎的“丛林芭蕾”，是微分智飞（杭州）科技有限公司高飞博士团队的研究成果。

小型无人机正在试飞 记者 陈雷 摄

长期以来，蜂群无人机是不少科幻电影勾勒未来生活时的热门场景。此前科幻电影《流浪地球2》中，无人机倾巢而出的震撼画面就给观众留下了深刻印象。当文学创作团队在为如何呈现更酷炫的场景而苦恼时，现实中的研发团队也面临着一项艰难命题：无人机的集群控制一直是业内难题，在实际操控中，每增加十架无人机，协调难度呈几何级数增长，如何让数千架无人机如蜂群般默契共舞？

近期，高飞团队在机器人顶级期刊IEEE Transactions on Robotics上发表《大规模集群分布式规划》论文，破解了这一“千机共舞”的密码：当传统无人机还依赖地面“指挥中心”时，该团队研发的蜂群无人机已逐渐掌握“空中交通规则”——通过突破分布式集群规划技术，每架无人机成为独立的 智能体，能够实时感知环境并自主决策、协同工作，如蜂群般探索未知空间。

“每架无人机只有一听可乐的重量，却能自主完成复杂场景的‘思考’。”在位于杭州人工智能小镇的团队飞行实验室里，高飞单手握住手掌大小的无人机向记者演示。这个脚踩四个“风扇叶片”的小方盒重约200克，可依靠机载摄像头进行环境感知和定位，并根据搭载的计算芯片去实时避障、规划路径。

高飞介绍小型无人机功能 记者 陈雷 摄

在设置了仿真树木、岩壁的实验室内，该无人机的试飞场景使其聪明之处变得更为直观。“这是我们无人机的控制界面，只需给它指定目标点，它就能自主规划飞行路径，躲避障碍物并抵达位置。”站在实验室内，负责优化技术细节的团队算法专家王鸣杨博士调出无人机的飞行图介绍，屏幕上黄、紫、蓝交织的地图是机器眼中的世界：紫色是障碍物，黄色是可飞行空间，蓝色线条是飞行轨迹。即便目标点设置在障碍物区域内，无人机也会尽可能在目标点附近停下。

无人机飞行页面 记者 陈雷 摄

“这不是编程预设的动作，是它们通过算法自己‘算’出来的，在未知空间里，无人机无需GPS信号，自主飞行探索后便可扫描出整个环境的地图。”王博士进一步解释，传统无人机多面向特定场景应用，而蜂群无人机更适用于工业巡检等未知领域。

实现多架无人机在未知领域的集群控制，这一从科幻到现实的跨越，是团队不断进行技术迭代的结果。传统无人机的导航需要依赖GPS、人为操作和预设轨迹。应用到实际中，其集群飞行需依赖卫星定位和提前轨迹编码实现造型的千变万化，也就是需预设飞行轨迹和时序关系。“就像指挥交响乐团，每个乐手需要精准听命于指挥棒。”高飞打了个比方，这种模式下，一旦失去指挥，无人机集群就会陷入混乱甚至撞到障碍物跌落。

“我们的研究实现了无人机单机和集群的全自主导航。也就是不需要任何提前建图、人为操作和卫星定位，甚至不需要远程算力和地面站的支持，我们的无人机就可以自主决策、安全飞行。此外，我们正在建立一个‘飞行大脑’模型，搭载通用AI，通过端对端的海量数据学习和训练，让无人机逐步掌握动态避障、协同建图等‘生存’技能，并在这个过程中自我博弈、进化，成为独立思考的个体。”高飞说，在此背景下，面对未知环境，无人机可像探险家般自主规划路径，从理论上来说，这项突破解决了集群规模与算法复杂度之间的矛盾，借助无人机的独立感知和思考能力避免了飞行中碰撞等问题，可支持上千架无人机在狭小空间里实现“千机共舞”。

技术的落地远比文字更具烟火气。在实际应用上，蜂群无人机前景广阔。如在救援任务中，面对事先未知且瞬息万变的应急救援场景，蜂群无人机既可自主飞进未知领域搜索、引导受困者，又可协作搬运较重的救援物资，开辟应急救援新维度。在矿洞、隧道等信号盲区的地质勘探中，蜂群无人机还可自主探测收集复杂地形信息，即使通讯信号中断，也可以将数据存储在机身上带出。“目前，我们正在推进无人机自主探测和巡检的产业化，期待能够为更多场景提供解决方案。”高飞透露。

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