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想象一下，你可以開始在元宇宙中真切的飛翔。漫山的原始森林、奔騰的動(dòng)物遷徙、車水馬龍的城市街道…借助虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，你可以在元宇宙中開啟鳥瞰一切的“上帝視角”，縱情一閱。

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來自無人機(jī)解決方案供應(yīng)商 Airtonomy 的員工已經(jīng)搭上了這趟元宇宙快車。他們通過佩戴VR設(shè)備進(jìn)入由 AI 驅(qū)動(dòng)的超逼真模擬 3D 虛擬世界，在這里，他們跟隨模擬無人機(jī)檢查離地?cái)?shù)百英尺的風(fēng)力渦輪機(jī)，巡查野生動(dòng)物，并檢測(cè)中西部地區(qū)油箱的泄漏。

AI 和背后的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了這一切，但實(shí)際上我們卻無法從現(xiàn)實(shí)世界捕捉到所需數(shù)據(jù)，Airtonomy 首席執(zhí)行官 Josh Riedy 認(rèn)為：“你肯定不希望無人機(jī)在飛行時(shí)撞到風(fēng)力渦輪機(jī)、電力線或其他任何類似的設(shè)施。再加上北達(dá)科他州的冬天長(zhǎng)達(dá)7個(gè)月，我們意識(shí)到我們需要的不是真實(shí)的物理世界，而是為客戶設(shè)計(jì)解決方案?！?/p>

Airtonomy成功的秘訣何在？答案就藏在微軟7月在范堡羅國(guó)際航展（Farnborough International Airshow）上發(fā)布的Project AirSim，這是一個(gè)運(yùn)行在微軟Azure上的全新平臺(tái)，可以通過高保真仿真安全地構(gòu)建、訓(xùn)練和測(cè)試無人機(jī)。

在這種仿真環(huán)境中，AI模型在短短數(shù)秒內(nèi)即可完成數(shù)百萬次飛行，學(xué)習(xí)如何對(duì)無數(shù)變量做出反應(yīng)，就像它們?cè)谡鎸?shí)環(huán)境中可能會(huì)遇到的情況一樣，包括：在雨天、雨夾雪或雪天中如何飛行？強(qiáng)風(fēng)或高溫會(huì)對(duì)續(xù)航時(shí)間帶來哪些影響？陰天時(shí)無人機(jī)攝像頭是否能像晴天時(shí)那樣看到渦輪機(jī)的安裝臂？

Project AirSim 使用 Azure 的強(qiáng)大功能生成海量數(shù)據(jù)，用于訓(xùn)練AI模型，以在從起飛到巡航再到著陸的各飛行階段精準(zhǔn)執(zhí)行相應(yīng)操作。它還將提供3D虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)，其中涵蓋多樣的城鄉(xiāng)地形地貌，以及一系列精密的預(yù)訓(xùn)練AI模型，加快無人機(jī)在基礎(chǔ)設(shè)施檢查、最后一英里物流、城市空中交通（UAM）等領(lǐng)域的應(yīng)用。Project AirSim目前已經(jīng)開始提供有限預(yù)覽［1］。

微軟負(fù)責(zé)技術(shù)和研究業(yè)務(wù)孵化的公司副總裁Gurdeep Pall 表示，該有限預(yù)覽解決方案結(jié)合了AI、計(jì)算和傳感器技術(shù)，以改變?nèi)藛T和貨物的運(yùn)輸方式。這不僅僅發(fā)生在風(fēng)電場(chǎng)所在的偏遠(yuǎn)地區(qū)；隨著城市密度的上升，擁堵的道路和高速公路根本不能作為從A地到B地的最快方式。鑒于此，企業(yè)紛紛將目光投向天空和無人機(jī)。

Pall補(bǔ)充道：“Project AirSim 系統(tǒng)將給許多行業(yè)帶來巨變并實(shí)現(xiàn)許多空中作業(yè)場(chǎng)景，包括在擁擠的城市中實(shí)現(xiàn)最后一英里物流，以及對(duì)1000英里外墜落的電線進(jìn)行檢查等。但首先我們必須在模擬真實(shí)環(huán)境的虛擬世界中安全地訓(xùn)練這些系統(tǒng)。Project AirSim 是一種重要的工具，它可以讓我們將真實(shí)世界和虛擬世界連接起來，并展示了工業(yè)虛擬世界的力量：企業(yè)將在虛擬世界中構(gòu)建、測(cè)試和完善解決方案，然后再把這些解決方案帶入現(xiàn)實(shí)世界中?！?/p>

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降低學(xué)習(xí)門檻，

加速實(shí)現(xiàn)自主飛行

高保真仿真是 AirSim 的核心，AirSim 是微軟研究院早期開發(fā)的開源項(xiàng)目，這個(gè)即將終止的項(xiàng)目為 Project AirSim 的發(fā)布帶來了啟發(fā)。AirSim 是一款頗受歡迎的研究工具，但使用時(shí)需要在編碼和機(jī)器學(xué)習(xí)方面具備深厚的專業(yè)知識(shí)。

如今，微軟已經(jīng)將這款開源工具轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)端到端平臺(tái)，使開展先進(jìn)空中機(jī)動(dòng)性（AAM）業(yè)務(wù)的客戶能夠在3D模擬環(huán)境中更輕松地測(cè)試和訓(xùn)練AI驅(qū)動(dòng)的無人機(jī)。

Project AirSim工程負(fù)責(zé)人Balinder Malhi表示：“人們都在談?wù)揂I，但卻鮮有公司能夠大規(guī)模應(yīng)用AI。我們創(chuàng)建的Project AirSim可有助于推進(jìn)并普及自主飛行，因?yàn)樵跓o需具備深厚的AI專業(yè)知識(shí)的情況下，它也能夠準(zhǔn)確模擬現(xiàn)實(shí)世界、捕獲和處理海量數(shù)據(jù)以及自主進(jìn)行編碼。”

開發(fā)人員可以通過Project AirSim，與預(yù)訓(xùn)練AI構(gòu)建模塊建立聯(lián)系，包括用于探測(cè)與規(guī)避礙航物的先進(jìn)模塊以及用于執(zhí)行精確著陸的模塊等。Malhi表示，得益于這種“開箱即用”的能力，用戶無需掌握深度機(jī)器學(xué)習(xí)方面的專業(yè)知識(shí)，有助于擴(kuò)大可以訓(xùn)練無人機(jī)的用戶群體。

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Airtonomy參與了Project AirSim的早期使用項(xiàng)目，利用該項(xiàng)目幫助客戶快速、安全地對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行遠(yuǎn)程巡檢，整個(gè)過程無需花費(fèi)時(shí)間和費(fèi)用，規(guī)避了因派遣機(jī)組人員到偏遠(yuǎn)地區(qū)而面臨的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)使用時(shí)也無需掌握深厚的專業(yè)技術(shù)。

Josh Riedy表示：“我們?yōu)橐痪€工作人員創(chuàng)建了自動(dòng)捕獲自動(dòng)程式，這些人員不經(jīng)常使用無人機(jī)和機(jī)器人，但需要他們像在使用其他工具時(shí)那樣在無人機(jī)中進(jìn)行操作?！蓖ㄟ^Airtonomy，無人機(jī)不僅可以自動(dòng)檢查資產(chǎn)，而且在捕獲數(shù)據(jù)時(shí)可以自動(dòng)將捕獲到的數(shù)據(jù)情境化。這些功能可以擴(kuò)展到任何行業(yè)的任何資產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)端到端自動(dòng)化的全新工作流。

他表示：“基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)人員在使用這些工具時(shí)，只需摁下按鈕，相關(guān)數(shù)據(jù)就會(huì)顯示出來，用于斷電搶修、災(zāi)難響應(yīng)或線路維護(hù)等工作，看到這樣的場(chǎng)景真是太令人驚嘆了。Project AirSim正在改變機(jī)器人和AI的應(yīng)用方式。”

使用必應(yīng)地圖（Bing Maps）和其他供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)，Project AirSim用戶還將能夠創(chuàng)建數(shù)百萬個(gè)精細(xì)的3D模擬環(huán)境，并訪問紐約市或倫敦等特定位置的圖書館，或機(jī)場(chǎng)等通用空間。

此外，微軟還與業(yè)界合作伙伴緊密合作，將精確模擬擴(kuò)展到天氣、物理，以及自動(dòng)機(jī)器人用來“觀察”世界的各種重要傳感器。例如，微軟與Ansys攜手合作，利用其高保真、基于物理的傳感器模擬，使客戶能夠獲得自動(dòng)駕駛汽車豐富的地面實(shí)況信息。同時(shí)，微軟和MathWorks也在開展合作，以便客戶可以使用Simulink將自己的物理模型帶到AirSim平臺(tái)。

隨著模擬飛行的開展，產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)。開發(fā)人員捕獲所有數(shù)據(jù)，并基于這些數(shù)據(jù)通過各種機(jī)器學(xué)習(xí)方法來訓(xùn)練AI模型。

2

連接虛實(shí)世界，

自主飛行飛躍工業(yè)元宇宙

在即將到來以先進(jìn)空中機(jī)動(dòng)性為主的時(shí)代，在天空中將可以看到各種各樣的飛行器，包括業(yè)余愛好者的無人機(jī)和搭載乘客的復(fù)雜eVTOL（電動(dòng)垂直起降）飛行器。微軟表示，潛在的用例幾乎數(shù)不勝數(shù)，例如對(duì)電線和港口進(jìn)行檢查，在擁擠的城市運(yùn)送包裹和人員，以及在狹窄的礦井深處或在農(nóng)田上空進(jìn)行作業(yè)等。

在Project AirSim的高保真環(huán)境中，AI模型通過試錯(cuò)來學(xué)習(xí)在飛行的每個(gè)階段應(yīng)該執(zhí)行哪些動(dòng)作。

但僅靠技術(shù)還無法開啟自主飛行的時(shí)代。航空業(yè)還必須在全球空域監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)管環(huán)境中制定路線圖。Project AirSim團(tuán)隊(duì)積極與標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)、民航和監(jiān)管機(jī)構(gòu)合作，制定必要的標(biāo)準(zhǔn)和合規(guī)手段，以推動(dòng)該行業(yè)的發(fā)展。

Pall表示，微軟還計(jì)劃與全球民航監(jiān)管機(jī)構(gòu)合作，研究如何利用Project AirSim為安全自動(dòng)駕駛系統(tǒng)認(rèn)證工作提供支持，這可能會(huì)在AirSim中創(chuàng)建出無人機(jī)必須能夠成功導(dǎo)航的場(chǎng)景。包括大雨場(chǎng)景；大風(fēng)場(chǎng)景；以及GPS信號(hào)發(fā)生中斷的場(chǎng)景。Pall提到，如果無人機(jī)每次都能從A地順利到達(dá)B地，這可能是通過認(rèn)證的重要一步。

Project AirSim是一種重要的工具，它可以讓我們將虛擬世界和真實(shí)世界連接起來，并展示了工業(yè)虛擬世界的力量

Ashish Kapoor是微軟研究院最早參與AirSim開發(fā)的人員，他非常自豪能夠助力將這款仿真引擎從一個(gè)主要存在于代碼中的研究工具發(fā)展成為一個(gè)更強(qiáng)大的平臺(tái)，使任何企業(yè)在未掌握深厚專業(yè)技術(shù)的情況下均能使用。作為一名飛行員，Kapoor迫不及待地想看看這對(duì)飛行界而言意味著什么。

微軟自主系統(tǒng)研究部門現(xiàn)任總經(jīng)理Kapoor表示：“當(dāng)無人機(jī)在Project AirSim中飛行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)。我們捕捉數(shù)據(jù)并將其應(yīng)用于自主駕駛的能力將顯著改變航空業(yè)的格局。正因?yàn)槿绱?，我們將在天空中看到更多飛行器，它們將被用于監(jiān)控農(nóng)場(chǎng)，檢查關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，以及將貨物和人員運(yùn)送到最偏遠(yuǎn)的地區(qū)。”