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11月7日下午，2020年中國(guó)自動(dòng)化大會(huì)專題論壇“無(wú)人系統(tǒng)”在上海國(guó)際會(huì)議中心長(zhǎng)江廳成功召開(kāi)。

該論壇由中國(guó)工程院院士、同濟(jì)大學(xué)校長(zhǎng)、中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)陳杰教授和上海大學(xué)謝少榮教授共同擔(dān)任論壇主席。論壇還邀請(qǐng)到北京航空航天大學(xué)段海濱教授、重慶大學(xué)羅均教授、西安交通大學(xué)薛建儒教授、浙江大學(xué)曹毅教授、同濟(jì)大學(xué)陳啟軍教授、北京航空航天大學(xué)文力教授、北京理工大學(xué)辛斌教授等七位專家，為大家?guī)?lái)了精彩的學(xué)術(shù)報(bào)告。

首先由陳杰院士為論壇致辭。陳杰院士表示，無(wú)人系統(tǒng)是一個(gè)關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的重點(diǎn)研究領(lǐng)域，本專題針對(duì)無(wú)人系統(tǒng)發(fā)展的前沿基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)、典型應(yīng)用，邀請(qǐng)到了國(guó)內(nèi)頂級(jí)的專家，涉及空、天、地、海無(wú)人系統(tǒng)，旨在為大家?guī)?lái)一場(chǎng)豐富的學(xué)術(shù)盛宴。隨后謝少榮教授主持了整個(gè)專題。專題現(xiàn)場(chǎng)十分火爆，座無(wú)虛席，大量參會(huì)代表席地而坐，專心聆聽(tīng)論壇報(bào)告。

論壇的首個(gè)報(bào)告由北京航空航天大學(xué)的段海濱教授帶來(lái)，報(bào)告題目為《仿鳥(niǎo)群智能的無(wú)人機(jī)、有人機(jī)共融集群自主飛行控制》。報(bào)告從自然界中雁群、鴿群等鳥(niǎo)類集群智能行為中所體現(xiàn)的分布式、自組織、協(xié)同性和魯棒性等特點(diǎn)開(kāi)始講起，涉及了無(wú)人機(jī)與有人機(jī)共融集群。鳥(niǎo)群通過(guò)個(gè)體決策，最終使得整個(gè)鳥(niǎo)群從宏觀上涌現(xiàn)出自組織性、協(xié)作性、穩(wěn)定性及對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。無(wú)人機(jī)與有人機(jī)共融集群的目的則是通過(guò)分布式?jīng)Q策實(shí)現(xiàn)能夠自組織、協(xié)調(diào)性好、魯棒性強(qiáng)的有人機(jī)與無(wú)人機(jī)異構(gòu)協(xié)同編隊(duì)飛行。報(bào)告闡述了鳥(niǎo)群集群智能行為與共融集群自主飛行控制的映射關(guān)系，通過(guò)借鑒鳥(niǎo)群智能行為所表現(xiàn)出的智能涌現(xiàn)特點(diǎn)，使共融集群系統(tǒng)中的無(wú)人機(jī)可在有人機(jī)部分人工干預(yù)下，通過(guò)局部感知，與其他無(wú)人機(jī)和外界環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，將鳥(niǎo)群集群的智能涌現(xiàn)宏觀尺度上映射為無(wú)人機(jī)與有人機(jī)共融集群自主飛行控制，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

第二位報(bào)告人為來(lái)自北京理工大學(xué)的辛斌教授，報(bào)告題目為《無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)的任務(wù)規(guī)劃》。報(bào)告從國(guó)際熱點(diǎn)的無(wú)人機(jī)、地面機(jī)器人等無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)在利比亞戰(zhàn)爭(zhēng)、敘利亞戰(zhàn)爭(zhēng)、阿塞拜疆-亞美尼亞近期武裝沖突等歷次戰(zhàn)爭(zhēng)中呈現(xiàn)出強(qiáng)大的戰(zhàn)斗力講起，展現(xiàn)了無(wú)人作戰(zhàn)系統(tǒng)的重要軍事價(jià)值。無(wú)人系統(tǒng)技術(shù)目前正向智能化、自主化、集群化等方向發(fā)展，對(duì)于智能自主無(wú)人系統(tǒng)而言，無(wú)論單體還是集群，任務(wù)規(guī)劃技術(shù)都是一項(xiàng)核心技術(shù)，對(duì)無(wú)人系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能有著極為重要的影響。報(bào)告從無(wú)人系統(tǒng)能力譜和控制系統(tǒng)的角度闡述了無(wú)人系統(tǒng)任務(wù)規(guī)劃的基本概念與范疇，然后從資源分配、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和多平臺(tái)協(xié)同任務(wù)規(guī)劃三個(gè)方面介紹了報(bào)告專家在無(wú)人系統(tǒng)任務(wù)規(guī)劃方面的研究。

第三位報(bào)告人為西安交通大學(xué)的薛建儒教授，題目是《智能駕駛決策-自主與協(xié)同》。報(bào)告首先說(shuō)明了自主智能運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是在人工智能與機(jī)器人領(lǐng)域備受關(guān)注的智能機(jī)器。然而，實(shí)現(xiàn)完全自主的無(wú)人系統(tǒng)依然面臨著諸多不確定性、脆弱性和開(kāi)放性問(wèn)題，因此需要考慮將人的作用或人腦的認(rèn)知機(jī)制引入到無(wú)人系統(tǒng)中，形成混合增強(qiáng)智能系統(tǒng)。報(bào)告結(jié)合其團(tuán)隊(duì)在無(wú)人車(chē)上的多年實(shí)踐與探索，介紹了混合智能駕駛的兩種形態(tài)：人機(jī)共駕、受腦認(rèn)知和神經(jīng)科學(xué)啟發(fā)的自主駕駛以及它們的共性和各自所面臨的挑戰(zhàn)性問(wèn)題，并介紹了報(bào)告人研究團(tuán)隊(duì)在無(wú)人車(chē)自主定位、交通障礙物運(yùn)動(dòng)分析、駕駛決策學(xué)習(xí)等方面的主要研究進(jìn)展。

第四位報(bào)告人為浙江大學(xué)的曹毅教授，報(bào)告題目為《化工園區(qū)無(wú)人系統(tǒng)大氣污染溯源》。曹毅教授的報(bào)告展示了由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助的浙江上虞精細(xì)化工園區(qū)大氣污染溯源項(xiàng)目中無(wú)人自主系統(tǒng)的應(yīng)用。大氣污染的監(jiān)測(cè)防控是化工園區(qū)實(shí)現(xiàn)智能化的重點(diǎn)，由于傳統(tǒng)固定監(jiān)測(cè)站具有分布稀疏、監(jiān)測(cè)范圍有限等局限性，難以實(shí)現(xiàn)大氣污染快速精確溯源，而由無(wú)人機(jī)和氣體檢測(cè)儀組裝成的無(wú)人自主系統(tǒng)具有采樣位置立體靈活、分析決策一體化等優(yōu)勢(shì)，可以彌補(bǔ)固定監(jiān)測(cè)站溯源能力的不足。無(wú)人自主系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)采集到的地理位置、濃度、風(fēng)速風(fēng)向等信息來(lái)進(jìn)行分析，結(jié)合內(nèi)部的搜索算法來(lái)選擇下一步的采樣位置，經(jīng)過(guò)多次推理決策后完成既定任務(wù)。報(bào)告首先分析了無(wú)人自主系統(tǒng)在化工園區(qū)溯源項(xiàng)目中的兩類主要任務(wù)：廠區(qū)排放速率的核算和氣體泄露源的定位，然后討論了將已有的多種無(wú)人自主系統(tǒng)溯源算法應(yīng)用在實(shí)際情景中的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，最后探討了未來(lái)化工園區(qū)內(nèi)大氣污染溯源方面可能的發(fā)展方向。

第五位報(bào)告人為同濟(jì)大學(xué)的陳啟軍教授，報(bào)告題目為《機(jī)器人多維感知關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用》。報(bào)告首先回顧了自主移動(dòng)機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中需要實(shí)現(xiàn)感知、理解、定位、建圖以及導(dǎo)航等功能，為實(shí)現(xiàn)這些功能，需要解決單一傳感器的局限性同時(shí)應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)大尺度場(chǎng)景的復(fù)雜性。報(bào)告人提出了通過(guò)融合場(chǎng)景結(jié)構(gòu)信息計(jì)算絕對(duì)尺度解決單目視覺(jué)傳感器的空間尺度歧義問(wèn)題，展示了為應(yīng)對(duì)復(fù)雜動(dòng)態(tài)場(chǎng)景提出的基于深度學(xué)習(xí)的端到端方法，實(shí)現(xiàn)了跨域空間的自主對(duì)齊，同時(shí)利用主動(dòng)學(xué)習(xí)技術(shù)和全息網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)解決了深度學(xué)習(xí)的樣本不足和計(jì)算效率問(wèn)題。

第六位報(bào)告人為北京航空航天大學(xué)的文力教授，題目為《仿生軟體機(jī)器人：結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)與系統(tǒng)》。報(bào)告首先介紹了軟體機(jī)器人這一前沿方向，隨后說(shuō)明了用于淺海活體海珍品捕撈的水下作業(yè)機(jī)器人的研發(fā)難點(diǎn)主要為水下環(huán)境感知、目標(biāo)生物識(shí)別、高效無(wú)損抓取。報(bào)告圍繞基于軟體機(jī)器人技術(shù)的水下環(huán)境感知與目標(biāo)抓取這個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，構(gòu)建了一個(gè)集連續(xù)軟體機(jī)械臂、柔性末端抓持器、水下移動(dòng)機(jī)器人于一體的新的科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。報(bào)告主要包含三個(gè)方面的內(nèi)容：1）介紹了集吸附、纏繞、感知能力為一體的可自主抓取的軟體章魚(yú)觸手機(jī)器人；2）介紹了一種基于反向等曲率快速求解連續(xù)軟體機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，為實(shí)時(shí)控制奠定基礎(chǔ)。進(jìn)一步針對(duì)水下復(fù)雜環(huán)境，采用一種新的在線機(jī)器學(xué)習(xí)控制方法來(lái)解決軟體機(jī)械臂的內(nèi)部靜態(tài)非線性、外部環(huán)境、水下視覺(jué)反饋擾動(dòng)的耦合效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)柔性機(jī)械臂在水下不同擾流環(huán)境中的閉環(huán)自主抓取；3）將軟體機(jī)械臂與仿生水下機(jī)器人平臺(tái)（螺旋槳式、多足仿生式）結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了近海的海珍品采捕、垃圾收集等工作。

最后一位報(bào)告人為重慶大學(xué)的羅均教授，報(bào)告題目為《海面智能無(wú)人系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用研究》。報(bào)告首先說(shuō)明了智能無(wú)人系統(tǒng)將改變?nèi)祟愇磥?lái)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和軍事的形態(tài)，而海面智能無(wú)人系統(tǒng)是空天地海智能無(wú)人系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。由于“無(wú)人”帶來(lái)的高速、高加速度和高機(jī)動(dòng)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的極限載荷挑戰(zhàn)，同時(shí)也面臨智能無(wú)人系統(tǒng)在高海況下航跡精準(zhǔn)跟蹤控制難、動(dòng)態(tài)避障難、布放回收難、在低頻振動(dòng)噪聲和跳頻強(qiáng)線譜下的聲隱身難等諸多挑戰(zhàn)。報(bào)告圍繞這些挑戰(zhàn)開(kāi)展海面智能無(wú)人系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)嚙合機(jī)理和表面完整性、姿態(tài)空間和流體擾動(dòng)空間映射抗干動(dòng)控制、不確定集約束的碰撞錐推演避障控制、非線性負(fù)剛度結(jié)合智能流變技術(shù)的調(diào)剛度、調(diào)阻尼和非接觸磁傳動(dòng)等技術(shù)創(chuàng)新，并介紹了海面無(wú)人系統(tǒng)在信息不確定與缺失情況下的自主感知機(jī)理與決策等方面的研究工作，最后介紹了海面智能無(wú)人系統(tǒng)的應(yīng)用情況。

報(bào)告結(jié)束后，陳杰院士做了總結(jié)發(fā)言，指出七個(gè)報(bào)告涵蓋了從天上到地上、從空中到海面、從剛性到軟體、從鳥(niǎo)群到章魚(yú)的各類無(wú)人系統(tǒng)，內(nèi)容豐富，觀點(diǎn)新穎，應(yīng)用豐富，亮點(diǎn)紛呈。陳杰院士指出無(wú)人系統(tǒng)的發(fā)展需要人工智能、自動(dòng)化和機(jī)械等多個(gè)學(xué)科交叉融合，既有具有挑戰(zhàn)性的基礎(chǔ)研究問(wèn)題，又有非常接地氣的應(yīng)用前景問(wèn)題，對(duì)廣大自動(dòng)化研究者是非常好的切入點(diǎn)和抓手，希望大家繼續(xù)關(guān)注無(wú)人系統(tǒng)的發(fā)展，共同推動(dòng)我國(guó)無(wú)人系統(tǒng)從理論到應(yīng)用的全面發(fā)展。

來(lái)源：大會(huì)組委會(huì)