无人驾驶飞机以每小时40公里的速度独立穿越森林。来源： UZH
苏黎世大学的研究人员已经开发出一种新方法，只需使用车载传感和计算，即可在未知、复杂的环境中高速自主飞行四重奏。新方法在紧急情况下、建筑工地或安全应用中可能很有用。
当谈到探索复杂和未知的环境，如森林，建筑物或洞穴，无人机是很难击败。它们快速、敏捷、小，几乎可以随处携带传感器和有效载荷。然而，没有地图，自主无人机很难在未知的环境中找到出路。目前，需要专业的人类飞行员来释放无人机的全部潜力。
苏黎世大学机器人和感知小组负责人大卫斯卡拉穆扎说："要掌握自主敏捷飞行，你需要在一瞬间了解环境，才能让无人机沿着无碰撞路径飞行。"这对人类和机器来说都是非常困难的。经过多年的毅力和训练，专业的人类飞行员可以达到这个水平。但机器仍在挣扎。
AI 算法从模拟专家那里学习在现实世界中飞行
在一项新的研究中，Scaramuzza和他的团队训练了一名自主四重奏飞行者，可以穿越以前看不见的环境，如森林、建筑物、废墟和火车，保持高达40公里/小时的速度，并且不会撞上树木、墙壁或其他障碍物。所有这一切都是仅仅依靠四重奏的机载摄像头和计算实现的。
森林中无人机的特写镜头。来源： UZH
无人机的神经网络通过观察一种"模拟专家"来学习飞行，这种算法通过一个充满复杂障碍的模拟环境驾驶计算机生成的无人机。在所有时候，该算法都有关于四重奏状态的完整信息和传感器的读数，并且可以依靠足够的时间和计算能力来始终找到最佳轨迹。
这种"模拟专家"不能在模拟之外使用，但它的数据被用来教神经网络如何仅根据传感器的数据预测最佳轨迹。与现有系统不同的是，这是一个相当大的优势，它首先使用传感器数据创建环境地图，然后在地图中规划需要时间的两个步骤中的轨迹，使其无法高速飞行。
不需要真实世界的确切复制品
经过模拟训练后，该系统在现实世界中进行了测试，它能够在各种环境中飞行，而不会以高达40公里/小时的速度相撞。 安东尼奥洛克尔西奥说："虽然人类需要数年时间才能训练，但人工智能利用高性能模拟器，可以更快地达到可比的导航能力，基本上在一夜之间。" 博士生，论文合著者。"有趣的是，这些模拟器不需要是现实世界的精确复制品。如果使用正确的方法，即使是简单的模拟器也足够了，"另一位博士生、合著者Elia Kaufmann补充道。
即使在恶劣条件下，无人机也自动找到方向。来源： UZH
申请不限于四重奏。研究人员解释说，同样的方法可能有助于提高自动驾驶汽车的性能，甚至可能为在收集数据困难或不可能的领域（例如在其他星球上）的操作培训人工智能系统的新方法打开大门。
据研究人员称，下一步将是使无人机从经验中改进，并开发更快的传感器，在更小的时间内提供更多有关环境的信息，从而使无人机即使在40公里/小时以上的速度也能安全飞行。
