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从黑科技到白科技的无人机(4):隐私、安全与未来 精选

已有 4939 次阅读 2015-6-23 08:58 |个人分类:读书笔记|系统分类:科研笔记| 无人机, 安全, 未来, 隐私

总是与头条无缘的汪峰,在羊年的 2月7日,因为利用无人机送钻戒向章子怡求婚成功,终于上了一次头条。......嗯,等等,据说,汪峰最后还是被无人机抢了风头,唉,好吧,看来汪峰终究与头条无缘呀。自拍神器在各大景区相继上演,手机自拍也成为一个新热点,但这个热点还未退却,据说小型无人机自拍的“暗流”已开始在欧洲涌动,一些欧洲人已用无人机为家庭派对或外出旅行制作视频,是真正“会飞的照相机”,这已经引发了一轮又一轮的隐私争议。显然,要发挥小型无人机的社会经济潜力,不仅仅是将科技进步转化为可靠的产品,还需要一个监管框架。要让人们感觉在完全保险的条件下合理运转,避免隐私泄漏和安全性问题。然而,大多数国家到目前为止似乎对无人机的使用仍缺乏明确法律监管。

商用无人机的快速发展和潜在收益,促使美国联邦航空管理局(FAA)于2013年颁发了一个民用无人机逐渐融入国家空域系统的路线图,大致分为三个阶段。第一个称为“适应”阶段,现在已经开始,FAA允许无人机为特定服务进行飞行,但需要申请适航证书,当然还有一系列标准和程序有待于确定。第二个是“整合”阶段,其目标是确定民用无人飞机的操作标准和程序,同时对不符合民用无人机范畴业务采用按需认证,并建立六个不同的地理和气候条件测试站研究安全和隐私问题。最后一个是“进化”阶段,在革新技术开发与体验的基础上,不断完善和更新法规、政策和标准。FAA已确定了“探测与避免”以及“通讯与控制”作为无人机完全整合的研究重点,但在可预见的未来,还无法让无人机真正自治,还需要专业操作人员的操作。

相对来说,欧盟的立法更为杂乱,他们对于重量低于150公斤的飞机并无统一规定,分别由各个成员国自行管理。虽然捷克共和国、法国、爱尔兰、意大利、瑞典、瑞士和英国,对无人航空器有国家层面的规定,但不同国家的规定还不尽相同。例如,得到英国民航管理局的允许后,可在拥挤地区的视线范围内操作重量小于20公斤的无人机;法国则允许遥控操作飞机超出视线之外,但必须是特定条件下的城市附近;瑞士允许在视线范围内让无人机自主运行,但必须时刻保持能让操作人员重新获得控制权的状态。2013年,欧盟委员会也决定采用一个阶段化方法,整合无人机发展路线图,其目标、时间表和研究重点都与美国的路线图相似,其第一阶段任务是要将对大型无人机的一些管理规程扩展到150公斤以下的小型无人机中。另一方面,欧盟委员会还明确提出是要提高公众对无人机的认知并促进这些技术在公共事物和商业中的广泛使用。

显然,目前要将小型无人机的使用从小众市场(niche market)扩大到广泛的民用市场,取决于两个相关的先决条件:在指定空间的自主飞行能力和安全策略,以及取消“在监管人员视线范围之内”的法律要求。我们现在无法预见未来五年无人机在研究和商用化中实现更高水平自主控制的重要科技障碍是什么,但法律条文中要求“经过认证的操作人员”、“在视线范围之内”肯定是一个重要障碍,而且几乎肯定在未来五年的美国和欧洲不会取消,这主要因为对其自主飞行的安全性还缺乏信心。

尽管有这些法律障碍,但民用小型无人机的需求还会持续增加,因为小型无人机具有内在安全性。动能,是一个衡量无人机对人类造成身体伤害的度量,与无人机的质量成正比,与速度成平方关系。因此,随着小型无人机的尺寸减小,伤害能力也成比例降低。更重要的是,小型无人机通常运行速度较低,极大地减少了潜在的伤害。例如,一个500g的无人机以5m/s速度飞行具有6.5J的动能,相当于大苹果从2米高下落的势能。随着移动计算行业继续沿着小型化道路的发展,无人机开发人员将继续获得小型化、低功率传感器组件(例如,手机和视频游戏控制器中的IMU),并维持缓慢飞行速度,而电池的能量密度则持续增加。当然,当小型无人机的可靠性和安全性大幅度提高后,取消这些法律规定才有了物质保障。

现在,让我们发挥一下想象,假设随着这些法律障碍被逐渐取消,无人飞机的主动控制在未来5~10年得到广泛使用,小型商业无人机可进行长距离运行,仿生学方法成为主导(因为这只需要相对简单的计算和传感器)。此时的科学挑战,是了解不同导航能力如何像飞行昆虫的神经系统那样整合到一个连贯的控制系统中。无人机将受到人工智能的发展的推动,在认知自主性方面取得快速进展,这包括智能识别人类用户、学习人类行为和了解所处的复杂环境等。例如,谷歌名为Tango的智能手机研发项目,就是这种思维的一个雏形。利用3D传感器,智能手机可跟踪用户的动作,追踪运动轨迹、感知用户周围的环境,并利用3D扫描技术绘制出3D地图。表面上看,谷歌希望将这个技术应用到逼真的侵入式游戏体验中,但其实,谷歌启动这个项目的主要目的,就是想通过技术整合将人类视觉带入到移动设备之中,从而发出前所未有的应用软件。无人机的智能开发显然可以从这个技术开发中得到启示。一方面,人脸识别和免穿戴设备的手势交互在未来五年将在无人机爱好者和玩家中广泛使用;另一方面,测绘和自主飞行的路径规划,特别是在部分未知的、不断变化的环境中对于小型无人机的飞行问题,也许这在未来十年还是一个挑战。

中国虽然目前是无人机的生产大国,似乎也缺乏对无人机管理方面的明确规定。当然,这些问题其实是非常明确的,人们要么接受,要么拒绝。我们这个时代本来就是一个在隐私暴露和透明度缺失中权衡的时代。技术的超越,会增加透明度,给人们带来更多的好处,关键是这些技术所带来的好处是否值得我们在隐私权上做一些让步。个人如果总是以隐私权问题来拒绝新技术的使用,就等于选择脱离现代生活。另外,我们也应该看到,任何技术从根本上讲都是有弱点的,许多坏人也同样拥有超乎寻常的创造性,任何系统都有可能被黑客攻击或者被滥用,但这些因素从来没有阻碍人类对新技术探索的步伐。大力发展无人机技术,开拓无人机的商业利用价值似乎是大势所趋。


参考资料:
[1] Floreano D. & Wood RJ. , 2015. Science, technology and the future of small autonomous drones. Nature, 2015-05-28, 521: 460-466.

[2] http://money.163.com/15/0427/07/AO6KL9JF00254TI5.html


这是该系列博文的最后一篇,谢谢您的关注!


 




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