飛行器對未來生活的展望與驚奇

TED

拉菲羅‧安德烈

帶你一窺令人目眩神迷的未來飛行器

2016二月，被譽為飛行機之父的拉菲羅在TED演講台上分享，他與企業家、工程師、藝術家合作，致力於研發飛行機的自動化成果、以及飛行機在商業、藝術應用上的可能性。

  演講一開場，拉菲羅娓娓說出飛行器近年來的突破與發展，「飛行器從一個愛好者的分享平台開始，到將來有望發展成一個數十億元的產業。無論是偵查、環境監控、攝影、或者電影和新聞業，這些都是商用無人飛行器的潛在機會。」

 「例如，(2011年)自動化飛行器機隊在法國當代藝術中心，當場用1500個磚塊搭作出6公尺高的塔；而數年前，飛行器從綁繩索開始，在一個狹小空間內，綁著繩索的飛行器以高速和加速度飛行，並自主建造出高張力的結構—能供人行走的吊橋。目前飛行器學會的技能有裝載貨物、應付亂流，概括而言，飛行器持續在學習著如何與實體世界互動。」

接下來，拉菲羅‧安德烈一一展示飛行器的研發成果，他最新作品將自主飛行帶向全新的境界─從在空中盤旋並從亂流中恢復的飛行翼、搭載八個螺旋槳的全向飛行器，到成群結隊的微型四軸飛行器。

新型定位技術—內建電腦，飛行器自主判斷位置與動作。

  要讓飛行器的系統達到自動運作，飛行器必須要能判讀所有移動物體在空間上的位置。拉菲羅團隊實驗室底下的一個分支機構Verity Studios 所開發的新定位技術，不須借用任何外部攝影機，每一台飛行器都是用內建的感應器判斷自身位置，並以內建電腦指揮該採取的動作，除了高階的指令來自外部，例如「起飛」和「降落」，其他所有行為都是由內建電腦自主判斷。

立式起落機—盤旋、降落有絕佳優勢，但對陣風敏感，團隊試著突破限制。

  台上一架立式起落機從黑盒子上升起，有著兩個運轉的螺旋槳的它，卻能相當安靜地筆直升起，接著它像燕子般在空中繞圈盤旋。

拉菲羅‧安德烈說：「立式起落機像一台什麼都想做到的飛機。就如同其他固定機翼的飛機，它能夠很有效率地向前飛行，效果遠比直升機或之類的飛行器佳。但它又和固定機翼的飛機不一樣，它可以在空中盤旋，這讓它在起飛、降落和一些通用動作上有很大的優勢。」

  「但不幸的是立式起落機一個很大的限制，它們對於陣風之類的干擾很敏感。我們正在開發新的控制架構和演算法試著突破這個限制。」

  當立式起落機飛回拉菲羅‧安德烈的手中，他出乎意外地把這台飛行器往空中拋去。拉菲羅對著吃驚的觀眾說：「我們的想法是讓這個飛行器無論遭遇什麼情況都能復原。」

 

  現場能夠看見無論拉菲羅怎麼拋，飛行器最終都能保持平衡，穩穩地飛回拉菲羅手邊，拉菲羅在最後拋的那次，他將飛行器拋了空中三圈，而飛行器很快地再次恢復平衡，當它飛回拉菲羅手邊，觀眾忍不住大聲喝采。

單軸機—零件結構簡單、內部電腦精密，穩定飛行到任何想去的位置。

   拉菲羅拿起一台只有一個螺旋槳的簍空三角形的精密儀器，他說：「這是單軸機，世上結構最簡單的可控式飛行機器，幾個月前才發明的。它只有一個會動的零件，就是螺旋槳。沒有襟翼，沒有絞鍊，沒有副翼，沒有其他的驅動器和控制面板，就只有一個簡單的螺旋槳。即使在結構上非常簡單，它小小的電腦裡卻裝了很多東西，讓它可以穩定飛行並移動到任何想去的位置。」

   但由於這台只有螺旋槳和電腦的單軸機，未有像立式起落機那種複雜的演算法，因此還須用精確的方式把它丟出去，它才能夠順利飛行。拉菲羅透過影片展示它在空中輕盈地上下盤旋的樣貌。

全向飛行器—由八個螺旋槳組成、帶來全方位無死角的方向性。

   拉菲羅說，如果單軸機是一種簡潔的應用，那這台有8個螺旋槳的「全向直升機」 就是一種「超額」的應用。全向飛行器的結構高度對稱，滿足任何方位的全方位飛行，可以移動到空間中的任何位置，不用考慮它面對哪個方向，甚至不用管它如何旋轉。

   它的複雜性表現在8個螺旋槳之間的互動，這些互動有一部分可透過程式達成，其他則是藉由飛行的經驗來自主學習。

四軸飛行器—即使零件、電池突發故障，也能以低效能飛行。

   四軸飛行器實際上由兩個分開的雙軸飛行器構成，其中一台以順時針旋轉，另一個台則以逆時針旋轉，當將它們結合就會變成一台高效能的四軸飛行器。

當拉菲羅在講解四軸飛行器時，圍在圓形透明板子的四軸飛行器，像大燈籠發著亮光緩緩升起。

 「飛行器在實際運用在生活上，最重要的就是它的安全性」拉菲羅如此強調

  「如果有東西出錯，像是馬達故障、螺旋槳故障、電子零件，甚至電池組件故障，它還是可以用效能較低的方式飛行。」拉菲羅當場示範關掉四軸飛行器其中一個雙軸飛行器，雖然飛行器不斷地晃，燈光持續閃爍，但它仍然保持著平衡，沒有立刻墜落，而是穩穩地降落在地面上。

微型四軸飛行器—目眩神迷的人造螢火蟲隊伍

    最後展示的是人造螢火蟲群的研究成果。拉菲羅拿出一個手掌行大小四軸飛行器，眉宇間露出自信地說：「為數眾多自動化且互相配合的機群為美的展現帶來一種全新型態。我們利用商品化的微型四軸飛行器，順道一提，每個都比一片麵包還輕，我們為它們裝上自己的定位科技和客製化的演算法。因為每個飛行器都知道自己的位置，又都可以自我控制，所以(在飛行上)它們的數量完全沒有限制。」

   不到成人手掌大小的微型四軸飛行器紛紛起飛，飛向空中的它們一閃一閃發出橘光，在一片漆黑的空中它們就像黑夜的螢火蟲閃耀飛舞。由於它們能夠判斷自身位置和控制自身的能力，因彼此不會在空中相撞，最後微型四軸器機隊一一降落在台上，全場響起一片掌聲與叫好。

   當所有的飛行器都絕佳地展現將技術後，拉菲羅看著沉浸在飛行器帶來的視覺享受的觀眾，他表達了真正想傳達的理念。

  「透過展示讓觀眾能想像飛行機器能在未來扮演的革命性角色，科技不斷提醒我們，我們生活的這個宇宙有多精彩和神奇。它讓有創造力、聰明的生物將其雕塑成如此壯闊的面貌。科技所擁有的龐大經濟和商業潛力，不過是錦上添花罷了。」