首次实现神经形态视觉和控制 未来无人机将像鸟类一样轻捷且智能

瞻观前沿

受动物大脑这些特性的启发，科学家们正在开发新的神经形态处理器。这些新处理器允许运行脉冲神经网络。脉冲神经网络执行的计算比标准深度神经网络中的计算简单得多。数字脉冲神经元只需要添加整数，而标准神经元必须相乘并添加浮点数。这使得脉冲神经网络更快、更节能。

如果将神经形态处理器与神经形态传感器(如神经形态相机)结合，这种能源效率还将进一步提高。其信号可直接输入在神经形态处理器上运行的脉冲神经网络，成为自主机器人的巨大推动力。

在发表于《科学机器人》上的一篇文章中，荷兰代尔夫特理工大学研究人员首次展示了这种使用神经形态视觉和控制进行自主飞行的无人机。具体来说，他们开发了一种脉冲神经网络，可处理来自神经形态相机的信号，并输出控制命令，以确定无人机的姿态和推力。他们将这个网络部署在无人机上的神经形态处理器上，即英特尔的Loihi神经形态研究芯片。借助网络，无人机可感知并控制自己在各个方向的运动。

这种新式无人机，与目前在GPU(图形芯片)上运行的深度神经网络相比，动物大脑使用的数据和能量更少。因此，神经形态处理器非常适合小型无人机，完全不需要笨重的大型硬件和电池。在飞行过程中，该无人机的深度神经网络处理数据的速度比在GPU上运行时快64倍，而能耗仅为后者的1/3。

如果这项技术进一步发展，可能会使所有无人机都变得像飞虫或鸟类一样小巧、敏捷且智能。

图片来源：圭多德克罗恩/代尔夫特理工大学

技术价值观察

无人机产业链上游为无人机设计研发及关键原材料的生产，其中关键原材料有金属材料和复合材料两大类，包括钛合金、铝合金、陶瓷基等特殊材料。

中游无人机整机制造包括飞行系统、地面系统、任务载荷系统三个方面，是无人机制造的核心部分，飞行系统包含动力系统、导航系统、飞控系统、通信系统和机体制造等，是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统。

无人机产业链下游是无人机的应用场景，无人机可应用于军用侦察、军用攻击、航空拍摄、灯光表演、农林植保、灾难救援、物流运输、电力巡检等领域。

荷兰研究员开发出新式无人机，首次实现神经形态视觉和控制。因此，从无人机产业链上看，该技术处于产业链的中游环节。

宏观市场观察

——全球无人机行业现状

在全球市场，无人机正在从一个消费者产品逐步渗透到各行各业的应用当中，市场规模稳步扩大。根据Drone Industry Insights公布的调研数据显示，2021年全球无人机市场规模约为256亿美元同比增长14%。

——全球无人机产业资源区域分布

目前，美国、东亚(中、日、韩)、西欧(德、英、法、意)是无人机的三个主要制造市场。其中美国、中国、法国、德国、以色列五个区域研发创新能力世界领先。

美国是工业级无人机最大的市场和投资最活跃的国家，拥有完整的工业级无人机产业链。

西欧中德国、奥地利、瑞士汇聚了全球超过一半隐形冠军企业，将其制造业优势延续到了无人机领域，比如活塞发动机技术演进为汽油或重油航空发动机、飞行汽车和无人机实现共性发展等。

东亚中日本、韩国和中国等国家无人机发展势头强劲。2021年，日本工业无人机开发商ACSL宣称准备接收苍天(SOTEN)无人机订单，这是一种小型航空摄影无人机，是日本第一款国产无人机;韩国政府宣布5年内向无人机行业投资1.2万亿韩元(约10.6亿美元)，预计2025年前可创造16.4万个新就业岗位、实现4.1万亿韩元的无人机市场规模，10年内运营的工业级无人机超过6万架。

东南亚是当今全球人口结构最年轻、经济最具活力的区域之一。例如印尼是拥有超过1.4万个岛屿的群岛国家，无人机在这种水陆交通效率不高的区域优势凸显。

——中国无人机行业现状

随着我国人均消费水平以及无人机技术水平的提高，公众对智能生活的需求增大，带动民用无人机行业发展，注册数量快速增长。根据中国民用航空局公布的数据，2023年，全国民用无人机注册数量达120万架，同比增长25%。

从中国实名登记无人机数量来看，据民航局数据显示，截至2021年末，全行业注册无人机共83.2万架，较2020年增加31.5万架，同比上涨61%。反映中国无人机行业发展处于快速上升阶段。

无人机在社会发展和经济建设发展中起到了重要的作用，近年来我国民用无人机市场蓬勃发展，2021年中国民用无人机市场规模达869.12亿元，较2020年增加了270.08亿元，同比增长45.09%。

——中国无人机行业发展前景

粤港澳大湾区数字经济研究院(IDEA)发布的低空经济白皮书表示：低空经济是全球主要经济体角逐的新领域。到2025年，低空经济对中国国民经济的综合贡献值将达3-5万亿元。其中，以无人机为代表的新通航，市场增长迅猛，各项指标均实现了两位数的增长。预测到2029年，中国民用无人机注册数量将达到278万架，2023-2035年复合增长率为15%。

中国无人机技术赛道热力图

根据产业热力图显示，与无人机关键技术强关联的城市集群主要集中在华南和华中地区，并且以广深为重点发展区域，未来布局无人机技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华南、华中地区优先导入，其中可重点关注广东省广州市天河区、广东省深圳市福田区、宝安区、龙华区及湖南省长沙市开福区所处的无人机相关企业，以及该地方对于无人机产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

经济学人APP资讯组

看完觉得写得好的，不防打赏一元，以支持蓝海情报网揭秘更多好的项目。

标签： 无人机 神经网络 形态 随笔