瞻觀前沿

受動(dòng)物大腦這些特性的啟發(fā)，科學(xué)家們正在開(kāi)發(fā)新的神經(jīng)形態(tài)處理器。這些新處理器允許運(yùn)行脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行的計(jì)算比標(biāo)準(zhǔn)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算簡(jiǎn)單得多。數(shù)字脈沖神經(jīng)元只需要添加整數(shù)，而標(biāo)準(zhǔn)神經(jīng)元必須相乘并添加浮點(diǎn)數(shù)。這使得脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更快、更節(jié)能。

如果將神經(jīng)形態(tài)處理器與神經(jīng)形態(tài)傳感器(如神經(jīng)形態(tài)相機(jī))結(jié)合，這種能源效率還將進(jìn)一步提高。其信號(hào)可直接輸入在神經(jīng)形態(tài)處理器上運(yùn)行的脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，成為自主機(jī)器人的巨大推動(dòng)力。

在發(fā)表于《科學(xué)機(jī)器人》上的一篇文章中，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)研究人員首次展示了這種使用神經(jīng)形態(tài)視覺(jué)和控制進(jìn)行自主飛行的無(wú)人機(jī)。具體來(lái)說(shuō)，他們開(kāi)發(fā)了一種脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可處理來(lái)自神經(jīng)形態(tài)相機(jī)的信號(hào)，并輸出控制命令，以確定無(wú)人機(jī)的姿態(tài)和推力。他們將這個(gè)網(wǎng)絡(luò)部署在無(wú)人機(jī)上的神經(jīng)形態(tài)處理器上，即英特爾的Loihi神經(jīng)形態(tài)研究芯片。借助網(wǎng)絡(luò)，無(wú)人機(jī)可感知并控制自己在各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。

這種新式無(wú)人機(jī)，與目前在GPU(圖形芯片)上運(yùn)行的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比，動(dòng)物大腦使用的數(shù)據(jù)和能量更少。因此，神經(jīng)形態(tài)處理器非常適合小型無(wú)人機(jī)，完全不需要笨重的大型硬件和電池。在飛行過(guò)程中，該無(wú)人機(jī)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理數(shù)據(jù)的速度比在GPU上運(yùn)行時(shí)快64倍，而能耗僅為后者的1/3。

如果這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，可能會(huì)使所有無(wú)人機(jī)都變得像飛蟲(chóng)或鳥(niǎo)類一樣小巧、敏捷且智能。

圖片來(lái)源：圭多德克羅恩/代爾夫特理工大學(xué)

技術(shù)價(jià)值觀察

無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈上游為無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)及關(guān)鍵原材料的生產(chǎn)，其中關(guān)鍵原材料有金屬材料和復(fù)合材料兩大類，包括鈦合金、鋁合金、陶瓷基等特殊材料。

中游無(wú)人機(jī)整機(jī)制造包括飛行系統(tǒng)、地面系統(tǒng)、任務(wù)載荷系統(tǒng)三個(gè)方面，是無(wú)人機(jī)制造的核心部分，飛行系統(tǒng)包含動(dòng)力系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和機(jī)體制造等，是無(wú)人機(jī)完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務(wù)和返場(chǎng)回收等整個(gè)飛行過(guò)程的核心系統(tǒng)。

無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈下游是無(wú)人機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景，無(wú)人機(jī)可應(yīng)用于軍用偵察、軍用攻擊、航空拍攝、燈光表演、農(nóng)林植保、災(zāi)難救援、物流運(yùn)輸、電力巡檢等領(lǐng)域。

荷蘭研究員開(kāi)發(fā)出新式無(wú)人機(jī)，首次實(shí)現(xiàn)神經(jīng)形態(tài)視覺(jué)和控制。因此，從無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈上看，該技術(shù)處于產(chǎn)業(yè)鏈的中游環(huán)節(jié)。

宏觀市場(chǎng)觀察

——全球無(wú)人機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀

在全球市場(chǎng)，無(wú)人機(jī)正在從一個(gè)消費(fèi)者產(chǎn)品逐步滲透到各行各業(yè)的應(yīng)用當(dāng)中，市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大。根據(jù)Drone Industry Insights公布的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2021年全球無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模約為256億美元同比增長(zhǎng)14%。

——全球無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)資源區(qū)域分布

目前，美國(guó)、東亞(中、日、韓)、西歐(德、英、法、意)是無(wú)人機(jī)的三個(gè)主要制造市場(chǎng)。其中美國(guó)、中國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、以色列五個(gè)區(qū)域研發(fā)創(chuàng)新能力世界領(lǐng)先。

美國(guó)是工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)最大的市場(chǎng)和投資最活躍的國(guó)家，擁有完整的工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈。

西歐中德國(guó)、奧地利、瑞士匯聚了全球超過(guò)一半隱形冠軍企業(yè)，將其制造業(yè)優(yōu)勢(shì)延續(xù)到了無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，比如活塞發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)演進(jìn)為汽油或重油航空發(fā)動(dòng)機(jī)、飛行汽車和無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)共性發(fā)展等。

東亞中日本、韓國(guó)和中國(guó)等國(guó)家無(wú)人機(jī)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。2021年，日本工業(yè)無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)商ACSL宣稱準(zhǔn)備接收蒼天(SOTEN)無(wú)人機(jī)訂單，這是一種小型航空攝影無(wú)人機(jī)，是日本第一款國(guó)產(chǎn)無(wú)人機(jī);韓國(guó)政府宣布5年內(nèi)向無(wú)人機(jī)行業(yè)投資1.2萬(wàn)億韓元(約10.6億美元)，預(yù)計(jì)2025年前可創(chuàng)造16.4萬(wàn)個(gè)新就業(yè)崗位、實(shí)現(xiàn)4.1萬(wàn)億韓元的無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模，10年內(nèi)運(yùn)營(yíng)的工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)超過(guò)6萬(wàn)架。

東南亞是當(dāng)今全球人口結(jié)構(gòu)最年輕、經(jīng)濟(jì)最具活力的區(qū)域之一。例如印尼是擁有超過(guò)1.4萬(wàn)個(gè)島嶼的群島國(guó)家，無(wú)人機(jī)在這種水陸交通效率不高的區(qū)域優(yōu)勢(shì)凸顯。

——中國(guó)無(wú)人機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀

隨著我國(guó)人均消費(fèi)水平以及無(wú)人機(jī)技術(shù)水平的提高，公眾對(duì)智能生活的需求增大，帶動(dòng)民用無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展，注冊(cè)數(shù)量快速增長(zhǎng)。根據(jù)中國(guó)民用航空局公布的數(shù)據(jù)，2023年，全國(guó)民用無(wú)人機(jī)注冊(cè)數(shù)量達(dá)120萬(wàn)架，同比增長(zhǎng)25%。

從中國(guó)實(shí)名登記無(wú)人機(jī)數(shù)量來(lái)看，據(jù)民航局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2021年末，全行業(yè)注冊(cè)無(wú)人機(jī)共83.2萬(wàn)架，較2020年增加31.5萬(wàn)架，同比上漲61%。反映中國(guó)無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展處于快速上升階段。

無(wú)人機(jī)在社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展中起到了重要的作用，近年來(lái)我國(guó)民用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)蓬勃發(fā)展，2021年中國(guó)民用無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)869.12億元，較2020年增加了270.08億元，同比增長(zhǎng)45.09%。

——中國(guó)無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展前景

粵港澳大灣區(qū)數(shù)字經(jīng)濟(jì)研究院(IDEA)發(fā)布的低空經(jīng)濟(jì)白皮書(shū)表示：低空經(jīng)濟(jì)是全球主要經(jīng)濟(jì)體角逐的新領(lǐng)域。到2025年，低空經(jīng)濟(jì)對(duì)中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的綜合貢獻(xiàn)值將達(dá)3-5萬(wàn)億元。其中，以無(wú)人機(jī)為代表的新通航，市場(chǎng)增長(zhǎng)迅猛，各項(xiàng)指標(biāo)均實(shí)現(xiàn)了兩位數(shù)的增長(zhǎng)。預(yù)測(cè)到2029年，中國(guó)民用無(wú)人機(jī)注冊(cè)數(shù)量將達(dá)到278萬(wàn)架，2023-2035年復(fù)合增長(zhǎng)率為15%。

中國(guó)無(wú)人機(jī)技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，與無(wú)人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)強(qiáng)關(guān)聯(lián)的城市集群主要集中在華南和華中地區(qū)，并且以廣深為重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，未來(lái)布局無(wú)人機(jī)技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展路徑，極大可能性在于華南、華中地區(qū)優(yōu)先導(dǎo)入，其中可重點(diǎn)關(guān)注廣東省廣州市天河區(qū)、廣東省深圳市福田區(qū)、寶安區(qū)、龍華區(qū)及湖南省長(zhǎng)沙市開(kāi)福區(qū)所處的無(wú)人機(jī)相關(guān)企業(yè)，以及該地方對(duì)于無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展投資環(huán)境、供給市場(chǎng)的潛力空間。

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