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人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用
本書分析了人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用的必要性和可行性,探索了人工智能在航天領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和總體設(shè)計(jì),分析了人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用的運(yùn)作機(jī)理與發(fā)展趨勢(shì),提出了人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用的總體思路和基本原則、目標(biāo)任務(wù)與重點(diǎn)領(lǐng)域以及對(duì)策措施。
人工智能是在多種學(xué)科深入研究、相互滲透的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是一門綜合性很強(qiáng)的邊緣學(xué)科和前沿科學(xué),也是一門新思想、新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的新興學(xué)科,引領(lǐng)未來的戰(zhàn)略性技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)以來,人工智能作為三大尖端技術(shù)之一,發(fā)展極為迅速,并在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,對(duì)人類生產(chǎn)、生活產(chǎn)生了巨大而深遠(yuǎn)的影響,成為推進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推手。世界主要發(fā)達(dá)國家把發(fā)展人工智能作為提升國家競爭力、維護(hù)國家安全的重大戰(zhàn)略,加緊出臺(tái)規(guī)劃和政策,力圖在新一輪國際科技競爭中掌握主導(dǎo)權(quán)。人工智能作為新一輪產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動(dòng)力,將進(jìn)一步釋放歷次科技革命和產(chǎn)業(yè)變革積蓄的巨大能量,并創(chuàng)造新的強(qiáng)大引擎,重構(gòu)生產(chǎn)、分配、交換、消費(fèi)等經(jīng)濟(jì)活動(dòng)各環(huán)節(jié),形成從宏觀到微觀各領(lǐng)域的智能化新需求,催生新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式,引發(fā)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)重大變革,深刻改變?nèi)祟惿a(chǎn)生活方式和思維模式,實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)力的整體躍升。 當(dāng)前,新一代人工智能相關(guān)學(xué)科發(fā)展、理論建模、技術(shù)創(chuàng)新、軟硬件升級(jí)等整體推進(jìn),正在引發(fā)鏈?zhǔn)酵黄疲苿?dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化加速躍升。作為引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術(shù),人工智能的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)取得了顯著的效果,顯示出帶動(dòng)性很強(qiáng)的“頭雁”效應(yīng)。隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)一步成熟以及政府和產(chǎn)業(yè)界投入的日益增長,人工智能應(yīng)用的云端化將不斷加速,全球人工智能產(chǎn)業(yè)規(guī)模在未來10年將進(jìn)入高速增長期。為加快發(fā)展人工智能技術(shù),我國部署了智能制造等國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、重點(diǎn)專項(xiàng),印發(fā)實(shí)施了“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動(dòng)實(shí)施方案,從科技研發(fā)、應(yīng)用推廣和產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面提出了一系列措施。2017年7月,國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,將新一代人工智能放在國家戰(zhàn)略層面進(jìn)行部署,描繪了面向2030年的我國人工智能發(fā)展路線圖,旨在構(gòu)筑人工智能先發(fā)優(yōu)勢(shì),把握新一輪科技革命戰(zhàn)略主動(dòng)性。 在航天領(lǐng)域,人工智能擁有巨大的應(yīng)用前景,航天測(cè)控、衛(wèi)星遙感、空間機(jī)器人等都離不開人工智能技術(shù)的支持。在面向深空探測(cè)、小天體著陸、大型變結(jié)構(gòu)航天器等航天任務(wù)中,需要用智能化的方法和手段研究自主規(guī)劃、自主導(dǎo)航、自主控制、自主故障檢測(cè)等,用智能化的技術(shù)完成高速信息處理,實(shí)現(xiàn)智能控制、協(xié)同制導(dǎo)等。作為引領(lǐng)未來的戰(zhàn)略前沿技術(shù),人工智能技術(shù)與航天領(lǐng)域的結(jié)合有其特殊優(yōu)勢(shì),空間環(huán)境廣袤單純、航天任務(wù)流程標(biāo)準(zhǔn)化程度高、航天器在軌自主性需求高、航天控制系統(tǒng)自動(dòng)化基礎(chǔ)較好,特別是近年來航天大發(fā)展積累的大量的、多維的、完備的基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)和知識(shí)庫等,為人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ),智能感知(學(xué)習(xí))、主動(dòng)認(rèn)知、自動(dòng)控制、自主管理、復(fù)雜處理、互聯(lián)互通、重構(gòu)升級(jí)等已成為未來航天系統(tǒng)的基礎(chǔ)能力。當(dāng)前,新一代人工智能技術(shù)的相關(guān)學(xué)科發(fā)展、理論建模、技術(shù)創(chuàng)新、軟硬件升級(jí)等整體推進(jìn),正在引發(fā)鏈?zhǔn)酵黄疲苿?dòng)航天領(lǐng)域從數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化加速躍升。把增強(qiáng)原始創(chuàng)新能力作為重點(diǎn),加快人工智能技術(shù)研發(fā)應(yīng)用,是新時(shí)代發(fā)展航天事業(yè)必須著力推進(jìn)的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略任務(wù)。 世界主要發(fā)達(dá)國家把發(fā)展人工智能作為提升航天領(lǐng)域競爭力、維護(hù)太空安全的重大戰(zhàn)略,加緊出臺(tái)規(guī)劃和政策,圍繞核心技術(shù)、頂尖人才、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等強(qiáng)化部署,加大智能自主控制技術(shù)的研發(fā)力度,力圖在新一輪的太空領(lǐng)域競爭中掌握主導(dǎo)權(quán),航天智能在全球范圍內(nèi)正在如火如荼的發(fā)展中。世界航天領(lǐng)域的競爭不僅是航天裝備層面的較量,也是技術(shù)儲(chǔ)備、數(shù)據(jù)知識(shí)、創(chuàng)新實(shí)力、協(xié)同能力和智能化水平的較量。人工智能的應(yīng)用水平將成為大國之間航天領(lǐng)域比拼的重要標(biāo)志,圍繞智能話語權(quán)的爭奪將日益激烈。人工智能必將成為21世紀(jì)航天科技發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力,進(jìn)一步釋放歷次科技革命和產(chǎn)業(yè)變革積蓄的巨大能量,并創(chuàng)造新的強(qiáng)大引擎,重構(gòu)航天科研開發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié),形成各層次、各領(lǐng)域的智能化新需求,催生新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)和新模式,引發(fā)航天科技領(lǐng)域的重大變革。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)向航天領(lǐng)域的加速滲透,航天發(fā)展逐步向傳感器為中心、數(shù)據(jù)為中心、信息為中心、向認(rèn)知/行動(dòng)為中心轉(zhuǎn)變;人工智能技術(shù)與航天裝備制造領(lǐng)域的不斷融合、加速應(yīng)用,引發(fā)了航天發(fā)展理念、研制生產(chǎn)模式、制造手段和價(jià)值鏈的重大變革。 人工智能技術(shù)作為一種顛覆性技術(shù),為航天事業(yè)發(fā)展注入“人工大腦”,實(shí)現(xiàn)更自主的任務(wù)規(guī)劃、更高效的地面測(cè)試、更可靠的設(shè)計(jì)保障,將為人類探索太空、接觸其他生命體提供更多可能性。人工智能應(yīng)用于航天領(lǐng)域,將對(duì)情報(bào)分析、任務(wù)規(guī)劃、指揮決策等產(chǎn)生重要影響,推動(dòng)獲取信息、傳輸信息、分析信息、制定決策、執(zhí)行任務(wù)的整個(gè)流程自主化、快捷化。這些年來,人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域發(fā)展迅速,包括智能感知、智能決策、任務(wù)規(guī)劃、智能控制、智能集群與協(xié)同、智能診斷等方面。在面向深空探測(cè)、小天體著陸、大型變結(jié)構(gòu)航天器等未來航天任務(wù)中,需要用智能的方法研究自主規(guī)劃、自主導(dǎo)航、自主控制、自主故障檢測(cè)等,用智能的技術(shù)完成高速信息處理,實(shí)現(xiàn)智能控制協(xié)同制導(dǎo)等。
季自力,男,1973年出生,戰(zhàn)略支援部隊(duì)項(xiàng)目管理中心,高級(jí)工程師,國防大學(xué)博士,主要研究方向是武器裝備全壽命管理,無人作戰(zhàn)平臺(tái)研發(fā)。
第一章 人工智能技術(shù)概述 第一節(jié) 人工智能技術(shù)的內(nèi)涵與研究價(jià)值 第二節(jié) 人工智能技術(shù)發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀 第三節(jié) 我國人工智能技術(shù)的發(fā)展
第二章 人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用需求分析 第一節(jié) 人工智能技術(shù)是航天領(lǐng)域發(fā)展的重要支撐 第二節(jié) 人工智能技術(shù)天然融合于航天領(lǐng)域 第三節(jié) 人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域的主要功能與應(yīng)用前景
第三章 世界主要國家人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀 第一節(jié) 中國 第二節(jié) 美國 第三節(jié) 俄羅斯 第四節(jié) 歐洲國家 第五節(jié) 日本 第六節(jié) 印度
第四章 人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用機(jī)理與發(fā)展趨勢(shì) 第一節(jié) 人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用機(jī)理分析 第二節(jié) 人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)
第五章 人工智能在航天領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù) 第一節(jié) 大數(shù)據(jù)技術(shù) 第二節(jié) 云計(jì)算技術(shù) 第三節(jié) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 第四節(jié) 腦科學(xué) 第五節(jié) 自主無人系統(tǒng)技術(shù) 第六節(jié) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) 第七節(jié) 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù) 第八節(jié) 5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 第九節(jié) 區(qū)塊鏈技術(shù) 第十節(jié) 自主交互集群技術(shù) 第十一節(jié) 數(shù)字孿生技術(shù) 第十二節(jié) 感存算一體智能計(jì)算芯片
第六章 推進(jìn)人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用的基本構(gòu)想 第一節(jié) 推進(jìn)人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用的總體設(shè)想 第二節(jié) 推進(jìn)人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用的基本原則 第三節(jié) 推進(jìn)人工智能在航天領(lǐng)域應(yīng)用的目標(biāo)任務(wù) 第四節(jié) 推進(jìn)人工智能在航天應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域
第七章 推進(jìn)人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用的對(duì)策思考 第一節(jié) 加強(qiáng)人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用的頂層設(shè)計(jì) 第二節(jié) 完善人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用的配套機(jī)制 第三節(jié) 構(gòu)建人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用的保障體系 第四節(jié) 推進(jìn)航天領(lǐng)域人工智能技術(shù)應(yīng)用軍民協(xié)同創(chuàng)新
附錄 國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知 參考文獻(xiàn) 后記 《人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域應(yīng)用》: 1.大力發(fā)展人工智能新興產(chǎn)業(yè) 加快人工智能關(guān)鍵技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用,促進(jìn)技術(shù)集成與商業(yè)模式創(chuàng)新,推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域智能產(chǎn)品創(chuàng)新,積極培育人工智能新興業(yè)態(tài),布局產(chǎn)業(yè)鏈高端,打造具有國際競爭力的人工智能產(chǎn)業(yè)集群。 智能軟硬件。開發(fā)面向人工智能的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、中間件、開發(fā)工具等關(guān)鍵基礎(chǔ)軟件,突破圖形處理器等核心硬件,研究圖像識(shí)別、語音識(shí)別、機(jī)器翻譯、智能交互、知識(shí)處理、控制決策等智能系統(tǒng)解決方案,培育壯大面向人工智能應(yīng)用的基礎(chǔ)軟硬件產(chǎn)業(yè)。 智能機(jī)器人。攻克智能機(jī)器人核心零部件、專用傳感器,完善智能機(jī)器人硬件接口標(biāo)準(zhǔn)、軟件接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以及安全使用標(biāo)準(zhǔn)。研制智能工業(yè)機(jī)器人、智能服務(wù)機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用并進(jìn)入國際市場(chǎng)。研制和推廣空間機(jī)器人、海洋機(jī)器人、極地機(jī)器人等特種智能機(jī)器人。建立智能機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)體系和安全規(guī)則。 智能運(yùn)載工具。發(fā)展自動(dòng)駕駛汽車和軌道交通系統(tǒng),加強(qiáng)車載感知、自動(dòng)駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)集成和配套,開發(fā)交通智能感知系統(tǒng),形成我國自主的自動(dòng)駕駛平臺(tái)技術(shù)體系和產(chǎn)品總成能力,探索自動(dòng)駕駛汽車共享模式。發(fā)展消費(fèi)類和商用類無人機(jī)、無人船,建立試驗(yàn)鑒定、測(cè)試、競技等專業(yè)化服務(wù)體系,完善空域、水域管理措施。 虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。突破高性能軟件建模、內(nèi)容拍攝生成、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與人機(jī)交互、集成環(huán)境與工具等關(guān)鍵技術(shù),研制虛擬顯示器件、光學(xué)器件、高性能真三維顯示器、開發(fā)引擎等產(chǎn)品,建立虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的技術(shù)、產(chǎn)品、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系,推動(dòng)重點(diǎn)行業(yè)融合應(yīng)用。 智能終端。加快智能終端核心技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā),發(fā)展新一代智能手機(jī)、車載智能終端等移動(dòng)智能終端產(chǎn)品和設(shè)備,鼓勵(lì)開發(fā)智能手表、智能耳機(jī)、智能眼鏡等可穿戴終端產(chǎn)品,拓展產(chǎn)品形態(tài)和應(yīng)用服務(wù)。 物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)器件。發(fā)展支撐新一代物聯(lián)網(wǎng)的高靈敏度、高可靠性智能傳感器件和芯片,攻克射頻識(shí)別、近距離機(jī)器通信等物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)和低功耗處理器等關(guān)鍵器件。 2.加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)智能化升級(jí) 推動(dòng)人工智能與各行業(yè)融合創(chuàng)新,在制造、農(nóng)業(yè)、物流、金融、商務(wù)、家居等重點(diǎn)行業(yè)和領(lǐng)域開展人工智能應(yīng)用試點(diǎn)示范,推動(dòng)人工智能規(guī)模化應(yīng)用,全面提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展智能化水平。 智能制造。圍繞制造強(qiáng)國重大需求,推進(jìn)智能制造關(guān)鍵技術(shù)裝備、核心支撐軟件、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等系統(tǒng)集成應(yīng)用,研發(fā)智能產(chǎn)品及智能互聯(lián)產(chǎn)品、智能制造使能工具與系統(tǒng)、智能制造云服務(wù)平臺(tái),推廣流程智能制造、離散智能制造、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同制造、遠(yuǎn)程診斷與運(yùn)維服務(wù)等新型制造模式,建立智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系,推進(jìn)制造全生命周期活動(dòng)智能化。 智能農(nóng)業(yè)。研制農(nóng)業(yè)智能傳感與控制系統(tǒng)、智能化農(nóng)業(yè)裝備、農(nóng)機(jī)田間作業(yè)自主系統(tǒng)等。建立完善天空地一體化的智能農(nóng)業(yè)信息遙感監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。建立典型農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)智能決策分析系統(tǒng),開展智能農(nóng)場(chǎng)、智能化植物工廠、智能牧場(chǎng)、智能漁場(chǎng)、智能果園、農(nóng)產(chǎn)品加工智能車間、農(nóng)產(chǎn)品綠色智能供應(yīng)鏈等集成應(yīng)用示范。 智能物流。加強(qiáng)智能化裝卸搬運(yùn)、分揀包裝、加工配送等智能物流裝備研發(fā)和推廣應(yīng)用,建設(shè)深度感知智能倉儲(chǔ)系統(tǒng),提升倉儲(chǔ)運(yùn)營管理水平和效率。完善智能物流公共信息平臺(tái)和指揮系統(tǒng)、產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證及追溯系統(tǒng)、智能配貨調(diào)度體系等。 智能金融。建立金融大數(shù)據(jù)系統(tǒng),提升金融多媒體數(shù)據(jù)處理與理解能力。創(chuàng)新智能金融產(chǎn)品和服務(wù),發(fā)展金融新業(yè)態(tài)。鼓勵(lì)金融行業(yè)應(yīng)用智能客服、智能監(jiān)控等技術(shù)和裝備。建立金融風(fēng)險(xiǎn)智能預(yù)警與防控系統(tǒng)。 智能商務(wù)。鼓勵(lì)跨媒體分析與推理、知識(shí)計(jì)算引擎與知識(shí)服務(wù)等新技術(shù)在商務(wù)領(lǐng)域應(yīng)用,推廣基于人工智能的新型商務(wù)服務(wù)與決策系統(tǒng)。建設(shè)涵蓋地理位置、網(wǎng)絡(luò)媒體和城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等跨媒體大數(shù)據(jù)平臺(tái),支撐企業(yè)開展智能商務(wù)。鼓勵(lì)圍繞個(gè)人需求、企業(yè)管理提供定制化商務(wù)智能決策服務(wù)。 智能家居。加強(qiáng)人工智能技術(shù)與家居建筑系統(tǒng)的融合應(yīng)用,提升建筑設(shè)備及家居產(chǎn)品的智能化水平。研發(fā)適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景的家庭互聯(lián)互通協(xié)議、接口標(biāo)準(zhǔn),提升家電、耐用品等家居產(chǎn)品感知和聯(lián)通能力。支持智能家居企業(yè)創(chuàng)新服務(wù)模式,提供互聯(lián)共享解決方案。 ……
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