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來自清貧的純樸鄉村.漂泊他鄉為異客.事業,親情,心靈的世界誰作主!

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無人機工作去  

2017-07-23 07:42:34|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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無人機工作去 - 華安 - ceo.lin的博客

每天早上,辦公室附近街上的工地,總是會在開始工作時響起熟悉的嗡嗡聲。這是無人機進行例行掃描(scan)的聲音。那架黑色的小型四軸無人機,自行飛到工地上方,飛行路徑完美,彷彿有軌道可循。工人現在對這個聲音已非常熟悉,不再抬頭看那架無人機。這只是工作的一部分,就和同樣在工地上方空間裡的起重機一樣,不引人特別注意。自動飛行器變成另一項施工設備,這景象本身如此正常無奇,其中便存在著真正的革命。

「實境捕捉」(reality capture)終於變成能改造商業的成熟技術;所謂實境捕捉,是指從地面和空中掃描實體世界的內部和外部,把實體世界數位化的過程。就狹隘層面來看這種技術,Google地圖利用衛星、飛機、汽車來取得數據資料,以平面或立體的方式呈現。現在,這類最初是靠手工繪製的地圖,已有了更高的解析度,為自動駕駛車的到來預作準備,這類汽車需要高度精細的立體地圖,才能有效率地行駛。製作真實世界的這類模型所用的方法,與「動態捕捉」(motion capture)技術有關,而這項技術驅動了今日的電影與電玩遊戲的發展。一般來說,這必須把製作的工作帶到掃描機前面,也就是把人擺在一個裝有掃描設備的大型室內空間,然後製作影像。但無人機翻轉了這一切,讓我們能把掃描器帶到景象之前。它們只是一般的攝影機和一些智慧型軟體,精準繞行一些物體,製作出逼真的數位模型。

我們目前在建築工地和電影裡運用無人機,這在某些方面是很令人訝異的。因為十年前,這種技術還在實驗室階段,五年前還非常昂貴。而今天,在沃爾瑪(Walmart)你就能買到無人機,用雲端軟體來處理真正的企業工作。既然把攝影機擺到空中已變得既便宜又容易,在商業上的用處也就更大了。除了建築業,無人機資料也用在農業(繪製農作物地圖)、能源(太陽能與風力發電機監測)、保險(屋頂掃描)、基礎設施(檢查)、通訊,以及其他與實體世界相關的許多產業。我們知道「你只能管理可以測量的事物」,但通常要測量真實世界很困難,而無人機把這項工作變得更容易。

長久以來,各個產業一直設法從空中取得資料,一般是透過衛星或飛機,但無人機是比這兩者更好的「空中感測器」。無人機能收集比衛星更高解析度和更頻繁的資料(衛星影像在任何時刻都會被地球上方三分之二的雲層遮蔽),使用無人機也比飛機更便宜、容易和安全。無人機可「隨時隨地」提供精確度堪比雷射掃描的空中角度影像,而這還只是剛開始。本世紀把網際網路拓展到真實世界的計畫中,無人機是第三維的路徑,也就是向上的維度。簡單來說,他們是「飛行物聯網」(internet of flying things)。

你可能會把無人機想成玩具或GoPro飛行攝影機,而這目前的確占這門生意的最大宗。但就像先前的智慧型手機和其他「企業商業化」的例子,無人機現在已配備企業級軟體,並變成重要的資料收集平台,硬體的開放和可延伸程度就像智慧型手機,而且有可說是無窮盡的應用程式潛能。就像所有的應用程式經濟,我們目前根本還想不到的、精巧的驚人使用方式將會出現;長期下來,可預測的和強大的應用程式也將會改善。

或者,你也可能會把無人機視為遞送工具,因為「送貨給消費者」這項應用,最常被媒體大肆渲染成驚人或駭人的未來景像,以吸引民眾觀看。坦白講,對無人機來說,遞送是最不具吸引力、最複雜的應用之一(任何牽涉到在擁擠環境裡自動飛行的事情,無論在技術和法規層面,都比其他事物更困難)。無人機產業主要專注在所有應用當中的另一端:資料,而不是運送;在私人土地上空的商業使用,可能造成的隱私、擾人、驚嚇問題,無人機飛行都會是最少的。

無人機經濟被歸類為破壞式做法。無人機現在已可在數小時內,完成人工需要好幾天才能完成的工作。它們可提供極度精細的視覺資料,而所需成本只是其他工具取得同樣資料所需的極小部分。在工作地點安全方面,扮演的角色愈來愈吃重,代替人力執行危險流程,像是電塔檢測。無人機還為企業帶來新的視野:它們的低空角度,為工作現場和工廠這類地方帶來新的見解和能力。

跟其他各種機器人一樣,無人機可以自動化運作,也就是打破駕駛員與飛機之間的連結。今日的法規要求,無人機必須有地面「操作人員」,即使這個人只是負責按下智慧型手機上的按鈕,然後無所事事地看著無人機運作。但隨著無人機變得更聰明,監理機關開始思考允許無人機脫離操控人員的視線,無人機上的感測器和機器視野,會勝過遠方地面操控人員的雙眼。一旦法規允許這種全自動的用法,長久以來的「一名駕駛/一架飛機」的計算方式,就可成為「一名操作人員/多載具」,甚至是「無操作人員/多載具」。這才是自動運作會真正產生經濟潛能的地方:當掃描這個世界的邊際成本趨近於零(因為負責這個工作的是機器而不是人),我們就可以進行更多的掃描世界工作。這可以稱為「地球觀察的民主化」,這是可替代衛星的低成本、高解析度做法。隨時隨地通往天空。

無人機經濟是真實的,而你需要有策略來開發它。本文告訴你該如何思考目前的相關情況,以及未來的情況。我們先回到本文開頭的工地現場,一個迫切需要無人機服務的工作環境。

捕捉真實:一頓大餐的成本

營建業是僅次於農業的世界第二大產業,年產值八兆美元。但是,這個產業極度缺乏效率。根據麥肯錫顧問公司(McKinsey)的資料,一般商業建築專案會超出預算達80%,而且進度落後二十個月。

在螢幕上,建築師的電腦設計圖檔看起來一切都很完美,但在施工現場,塵土飛揚,情況變得不同。概念與現實的這種落差,代表八兆美元的年產值當中,有三兆美元不見了,因為會有一連串的訂單更改、重做、進度落後。

無人機將消弭這個落差。在我窗外工地上方嗡嗡作響的無人機,用掛載在平衡環架(gimbal,亦稱「雲台」)的高性能攝影機,來拍攝影像。它拍攝的是一般的相片(但解析度很高),然後把相片傳送到雲端系統,並利用攝影測量技術,從這些視覺資料中取得幾何數據,把那些相片轉化成寫實的平面和立體模型。(Google地圖也是這麼做,只是解析度較低,而且所用的資料可能是兩、三年前的。如果想看,可轉換到Google地球[Google Earth]視野,然後點選3D按鈕)。在上午稍晚時,無人機的資料會以工地俯瞰圖的形式,呈現在建築工地辦公室的螢幕上,畫面最小可縮到一枚美國25分硬幣的大小,或是可以用任何角度旋轉,就像電玩遊戲或虛擬實境一樣。系統把指引施工的電腦設計圖檔,疊加在那些掃描圖上面,也就是把「設計的建築圖樣」影像,重疊在「實際建築情況」的影像上。這就像是用擴增實境的鏡頭,來看理想與現實的對照,而這兩者之間的差異,可能為每個工地每天省下數千美元的成本,合計為整個產業省下數十億美元。所以,工地主任每天都會監督進度。

當理想中的設計遇到現實世界,必然會出現錯誤、變更與意外情況。但可以盡量減少這些情況,做法是及早發現衝突與不協調之處,加以修正,或是至少更新電腦設計圖,以反映未來施工的變化。測量施工地點的方法有很多,從卷尺和剪貼板到雷射、高密度的全球定位系統,甚至是X光。但這些都要花錢和時間,所以不常使用,至少不會涵蓋整個工地。有了無人機,每天都能製作詳盡的工地圖,而每日費用只要25美元。


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從地面升起,填補缺漏的中間地帶

無人機經濟的興起相當快速。十年前,無人飛行載具是軍用科技,造價動輒數百萬美元,且披著神祕面紗。但後來智慧型手機問世,也帶來一整套的零組件技術,從感測器、高速運算處理器,到攝影機、寬頻無線技術和全球定位系統。所有這些晶片讓驚人的超級電腦擺在人們口袋裡,但智慧型手機生產的經濟規模,也讓這些晶片變得便宜,可應用在其他用途。第一步是改造鄰近的產業,包括機器人。我把這種零組件的擴散,稱為「智慧型手機戰爭的和平紅利」。

包括我自己公司在內的許多企業,就誕生在這個時刻。便宜的高效能零組件,以及創客(maker)的態度,讓愛好者和創業者得以重新想像無人機,不是從更高的天空降下來,而是從地面升起。我們看到的,是「有螺旋槳的智慧型手機」,而不是「無人駕駛的飛機」。按照智慧型手機產業發展的速度,而不是航太產業的腳步,無人機在短短不到四年內,從駭客裝置變成愛好者的設備,然後再變成大型量販店要價不到一百美元的玩具,這可能是有史以來美國中央情報局的技術,最快移轉成好市多(Costco)可銷售產品的一次。五年前,「無人機」一詞最不利商業發展的原因,是它的軍事意涵。現在人們則是把無人機當成玩具。有哪一個詞彙的意涵從「武器」轉為「玩具」,速度比這個詞更快?

這個演變還沒有結束。第一波是科技,第二波是玩具,現在是第三波,也是最重要的一波。無人機正變成工具。飛行自拍攝影機的消費市場需求可能有限,但實體世界資料的市場需求,就和這個世界一樣大。

無人機正在填補介於衛星與街道之間「缺漏的中間地帶」,以高解析度和接近即時的速度,讓這個星球數位化,而成本遠低於其他做法。

無人機作為工具的第三波趨勢,發展過程會比前兩波的變動更大。第一,一旦法規與技術能確保使用變得更安全,翱翔天際的無人機數量會持續增加。預估數字差異極大;有些資料估計,截至明年,將有超過十萬個操作人員,負責管理飛行在天空中的二十萬架無人機,從事各種不同工作。

接下來,隨著愈來愈多人發現各種巧妙的用途,無人機應用市場會大爆發。無人機的主要用途仍是資料收集載具,但人們才剛要開始發現它的應用廣度。例如,無人機已用在搜尋與救援,還有監測野生動物。無人機可提供無線上網(臉書[Facebook]正在投資這項技術),在開發中國家還可用來運送藥物。除了繪製農作物地圖,無人機還能噴灑農藥,或者投放新種子或益蟲。

然後,等到無人機不只是把駕駛移出駕駛艙,而是完全不再需要駕駛,那時無人機就會取得更龐大的成本優勢。自動運作將帶來真正的突破。

自動、小型、數不清

無人機自動駕駛的技術已經存在,並快速改善,從簡單的全球定位系統指引,到如同人類在飛行的真實視覺導航。把人類從當中排除,突然之間,飛機看起來更像是最初啟發飛機發明的鳥:自動、小型、數不清;為天空而生,能不眠不休、輕輕鬆鬆地探索它。我們目前仍只是這片天空的觀光客,付出巨大代價短暫造訪天空。打破人與機器的連結之後,我們就能占據這片天空。第三度空間,是地球上最後一塊能妥適殖民的疆域(這包括天空之上和海洋之下,但我們會把後者留待水中無人機來探索)。我們即將殖民天空,但就像我們在探索太空和深海時那樣,使用的是機器人,而不是人類。

為什麼是現在?因為有三種趨勢結合在一起。第一,我們先前提過的智慧型手機技術的價格/績效紅利,讓無人機變得便宜好用。例如,陀螺儀和其他感測器組合成你手機裡一個價格三美元的晶片,這些裝置在十年前的要價高達十萬美元,而且封裝的大小不一,從午餐盒到宿舍冰箱那樣的體積都有。

第二,有能力製造便宜又好用的無人機,使得一般消費者都能夠買到這種產品(他們最高願意花一千美元購買),而且他們有實際的用途(空拍影片和攝影)。因此,企業必須把無人機做得很容易使用,只要買來就能飛,如此才能增加普及度。隨著使用者變得更不複雜,無人機必須變得更複雜。

第三,若是消費性無人機蓬勃發展,出乎意料地在四年內把超過百萬架無人機送上美國的天空(包括小玩具到高階的「生產性消費者」[prosumer]機型),用於「娛樂用途」,而且不受美國聯邦航空總署(FAA)對飛行器的嚴格規範,那麼,監理機關就必須對此做出回應。為了把市場導向更安全的用途,而不阻礙市場的發展,聯邦航空總署加速推動相關法規,允許商業用途無人機不需要飛行員執照,或是享有特別豁免。新法規在2016年8月生效,基本上揭開了商用無人機時代的序幕。

雲端機器人崛起

到目前為止,我們的主要重點放在無人機本身,包括它的硬體、成本與能力,以及可以為它加裝些什麼來完成工作。但在制定無人機策略時,重要的是多思考應用,而少思考硬體。硬體基本上是一個空的載具,要再加上待完成的工作:拍照和錄影、掃描、移動物體、啟動通訊。

還有收集資料。無人機最主要的功能,就是收集資料的載具。它們能從獨特、珍貴的角度(從空中,但不限於空中),低成本地快速收集資料,因此是理想的資料收集器。任何無人機策略都必須超越硬體,而考量到數據資料,這表示要把創新移往雲端。

現代矽谷的演進史大致如下:

1. 發明個人電腦。

2. 把個人電腦連結到區域網路。

3. 把區域網路連結上全球網路。

4. 把前述事項以無線的方式全部再做一遍。

5. 把運算與數據資料分散傳布到這整個網路裡,從擺在口袋的手機,到雲端的大型運算叢集。

6. 把這些做法從人延伸到物,包括移動的東西,盡可能讓這個世界的東西,都連接成一個互相連結的網路。

「雲端機器人」只是最後兩個活動的結合:把機器人連上雲端,讓兩者都變得更聰明。這包括所有的機器人,除了無人機,還有無人駕駛車、製造與倉儲機器人,甚至有一天還有你家中的機器人。但現在,我們先專注在無人機上。

無人機(和機器人,廣義地說也包括電子產品領域)過去十年的最大變化,就在於它具備了連線能力。之前世代的機器人需要專屬設計的通訊系統,現在的機器人則不同,由於它來自智慧型手機產業,因而承襲了「與生俱來的連線」架構。

我們已很難記起這些事情以前是怎麼運作的:搜集累積資料,然後下載那些資料,之後才分析。現在不同了。資料自動地且默默地從來源流到裝置,然後分析。情況愈來愈推動科技去做向來就應該做的事情:埋頭工作。

這個轉變有著深刻的意涵。當裝置最初的設計就是要用於連結,會有三個重大變化:

1. 長期下來,裝置通常會變得更好,而不會更差。獨立運作的舊模式當中,產品在誕生的那一刻就開始走向過時,具連網能力的裝置則不同,絕大部分功能來自軟體,而非硬體,而軟體可以更新,就跟你手機上的軟體一樣。例如,特斯拉(Tesla)汽車幾乎每週都會自動接收到新功能,這類裝置的技術名詞是「反熵」(exotropic),價值通常會與日俱增,不同於「熵」(entropic)裝置的價值會逐漸衰退。當然,硬體是有極限的,最終就算連線裝置也會變得過時。但重點在於,以往產品在購買時即開始長期衰減斜率,但連網裝置的效能可在情況允許之下持續提升。以無人機來說,新的能力,包括改善效能和新的自動功能等,都可透過「無線」更新在一夕之間取得。

2. 它們有「外掛智慧」。它們是物聯網的一部分,但不是傻的那一部分,像是連網燈炮,而是聰明的那一部分(因為聰明而通常會避免使用太過普遍的物聯網標籤)。例如,亞馬遜的Amazon Echo內部有足夠的智慧,能運用龐大的雲端智慧。它不只是網際網路感測器,更是可讓網際網路延伸到實體世界的肢體。對無人機來說,這表示它不必用程式設定要採用標準途徑來掃描工地,而是先拍攝幾張工地相片,上傳到雲端,好讓雲端的演算法即時分析那些相片,然後量身打造適合這個工地當日光線與陰影的掃描路徑。把這想成是由資料來決定任務,而不是由任務來決定資料。

3. 他們也讓網際網路變得更聰明。連網裝置不只是從網路取得智慧,也會回饋智慧給網路。驅動當前人工智慧復興的,主要是能以簡便的方式大量存取更多資料,而不是運算與演算法的改進。今日與未來的這些資料,很多都是在測量這個世界時取得的,包括人與環境,而連網裝置則是感測器擴散的方式。以無人機來說,這代表它們不只能下載最新的實體世界立體地圖,來幫助自己飛航,也有可能上傳資料,來改進這些地圖。

光是酷還不夠

這一切影響最大的還是企業。在企業裡,人們使用無人機並不是因為它很酷,而是因為它的工作做得比其他方式都好。最重要的就是工作;從想要完成工作一直到真正完成工作,這當中的每一個步驟,都是妨礙採用無人機的阻力。完美的商用無人機,是只有一個紅色按鈕的盒子,按下按鈕,就能得到資料。任何比這個還要複雜的步驟都是痛點,必須排除(到最後就連按鍵都會被移除)。

這表示無人機與企業軟體之間毫無縫隙地整合在一起,因而所有資料都能自動收集、傳送到雲端、經過分析、以有用的形式來呈現,而且最理想的情況,是這一切都幾乎是即時地進行。

這看起來會像是什麼?雖然可能讓你感到意外,但我希望無人機的未來是無聊的。我身為一家無人機企業的執行長,顯然能因無人機的崛起而受惠,但如果我們只著重無人機帶來的興奮感,我就不可能會受惠。一項技術是否成功,不在於它帶來的興奮感受,而在於它變得不可或缺且被廣泛接受,逐漸退居現代社會的幕後。電力一度是個神奇的魔法,現在已被視為理所當然。網際網路也朝同樣的情況發展。我的最終目標,是希望人們把無人機當成另一個平淡無奇的工業工具,就像農業機器或建築工地的發電機,顯然很有用,但也很平凡。

我的外祖父弗萊德.豪瑟(Fred Hauser)啟發了我這個想法,他在1930年代發明自動灑水系統(他的專利書貼在我家牆上)。你可能不會把灑水系統視為機器人,但它確實是:今天的灑水系統,已和網際網路連結、收集資料、自動運作,最好的是,它就是默默工作。現在,想像農用無人機做著相同的工作:農地四周散布著一些箱子,箱裡放著無人機,外面則有太陽能面板可充電。就像灌溉系統一樣,一天中的某個時間點無人機會「醒來」,從盒子裡飛出來工作,例如繪製農作物地圖、找出害蟲、甚至像蜜蜂般傳播花粉。完成工作之後,就自動飛回箱子裡,蓋子關上,無人機就「入睡」,隔天再重複進行一次所有這些事情。農夫只需要知道,每日作物報告都在自己的手機裡,內含極度詳盡的資訊,包括所有事項的多譜段影像分析,從作物疾病到溼度都有,利用機器學習軟體測量並分析個別葉片的情況,標出問題,並建議今天該做哪些工作。

無人機已經跟灑水器一樣無所不在:我們已有很大進展,從武器變成科幻電影,再成為媒體頭條。但它們的真正影響,存在於先進技術的平凡應用中。

(譯自2017年5月16日數位版文章)

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