近年來，“AI的應(yīng)用和落地”逐漸成了具化的關(guān)鍵詞，它和很多事物很多行業(yè)結(jié)合在一起，形成了奇妙的“化學(xué)反應(yīng)”。例如，在日常生活中，AI可以推送我們喜歡的新聞或視頻，可以在拍照的時(shí)候識(shí)別場(chǎng)景提升照片的美感…….
今天要說的，可能是從很多人都密切相關(guān)但大多很陌生的一個(gè)“神秘”的職業(yè)說起：機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)空中交通管制。上海麥圖信息科技有限公司，借助華為云ModelArts一站式AI開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)出智能塔臺(tái)中的航空器識(shí)別AI模型，應(yīng)用于跑道防侵入和機(jī)坪防沖突等運(yùn)行安全守護(hù)場(chǎng)景，并將于2021年4月24日-26日在深圳舉辦的華為開發(fā)者大會(huì)2021(Cloud)(簡(jiǎn)稱HDC.Cloud 2021)上與開發(fā)者們見面。
?AI 給了我一雙“慧眼”
在機(jī)場(chǎng)的每一架飛機(jī)起飛或者著陸，從飛機(jī)推離停機(jī)位到離開機(jī)場(chǎng)空域，或相反的降落過程中，背后都需要依靠多名管制員之間的接力和協(xié)作。飛機(jī)起降的間隔非常短暫且風(fēng)險(xiǎn)大，有著“黑色十分鐘”之說。管制員也被稱為是飛行員背后的“眼睛”，對(duì)于他們的要求是非常嚴(yán)苛的，需要超長(zhǎng)時(shí)間集中注意力，尤其在航班密集的時(shí)候，管制員需要在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)復(fù)雜的情況，做出正確判斷，這也讓管制員們擔(dān)負(fù)著極大的壓力。對(duì)于普通乘客來說，這可能只是一次普通的空中之旅，但對(duì)于管制員來說，每一次飛機(jī)起停都伴隨著重大責(zé)任。
中國(guó)已成為全球最大單一航空市場(chǎng)，后疫情時(shí)代，中國(guó)也將會(huì)是全球最安穩(wěn)的航空市場(chǎng)。然而隨著飛機(jī)起降架次的增多、機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建改造再加上惡劣天氣的影響，跑道侵入或機(jī)坪沖突事件仍是民航領(lǐng)域航空器地面安全運(yùn)行的頭等問題，機(jī)坪和跑道安全事故在民用航空事故中占有很大的比例。對(duì)于大型機(jī)場(chǎng)的塔臺(tái)而言，單點(diǎn)視野物理受限，數(shù)字化程度提升的同時(shí)，客觀上造成屏幕變多、信息量變大等挑戰(zhàn)，對(duì)管制員提出了更高的要求，同時(shí)也讓管制員承擔(dān)了越來越重的崗位負(fù)荷，人的主觀能動(dòng)性固然很強(qiáng)，但長(zhǎng)實(shí)踐專注會(huì)產(chǎn)生疲勞，難以維持面面俱到。
聚焦在智能航空領(lǐng)域、專注于人工智能技術(shù)和應(yīng)用研發(fā)的上海麥圖信息科技有限公司提出了“人力有時(shí)而窮，可引AI而用之”的理念針對(duì)民航管制運(yùn)行的特點(diǎn)，總結(jié)出了安全運(yùn)行的四大要素，分別是：聽、看、防、練，希望在云上可彈性擴(kuò)展的算力和AI賦能加持下，能夠把管制員們從傳統(tǒng)信息獲取手段造成的高負(fù)荷狀態(tài)中解脫出來，并在關(guān)鍵場(chǎng)景中能夠直接給出超前、明確的提醒，從而減少失誤出錯(cuò)的概率。
為了達(dá)成上述目標(biāo)，麥圖公司依托華為云EI的技術(shù)支持，研發(fā)了DSASR語(yǔ)音識(shí)別引擎和AIGIS空間定位引擎，讓機(jī)器具備了能夠聽的懂管制指令、看得見航空器動(dòng)態(tài)、理解運(yùn)行規(guī)則的本領(lǐng)，能夠在“聽看防+練”3+1模式的智能塔臺(tái)系列產(chǎn)品中，對(duì)多個(gè)具體場(chǎng)景進(jìn)行賦能，從態(tài)勢(shì)感知、軌跡預(yù)判、規(guī)則分析和培訓(xùn)演練等多個(gè)環(huán)節(jié)，為機(jī)坪/塔臺(tái)管制運(yùn)行安全和崗位培訓(xùn)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域提供強(qiáng)大助力。
“我們想通過無線電語(yǔ)音去了解飛機(jī)的動(dòng)向，通過視頻去捕捉飛機(jī)的動(dòng)態(tài)，再結(jié)合運(yùn)行規(guī)則來提前發(fā)現(xiàn)事故征候。具體落實(shí)到產(chǎn)品中就是由DSASR推理出指令意圖并標(biāo)記出預(yù)測(cè)路徑后，再由AIGIS把飛機(jī)從視頻中識(shí)別出來之后，計(jì)算它的位置和速度，計(jì)算兩個(gè)或多個(gè)飛機(jī)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡是否會(huì)有時(shí)空近似交疊、是否有違反運(yùn)規(guī)則或涉及航行通告禁區(qū)等，再根據(jù)其他的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)證，確保飛機(jī)之間不會(huì)發(fā)生碰撞、不會(huì)誤入禁區(qū)，一旦有疑似癥候，也可以提前預(yù)知并向當(dāng)班管制員提出警示。”麥圖項(xiàng)目總監(jiān)徐擎陽(yáng)對(duì)筆者說。
華為云ModelArts平臺(tái)賦能模型開發(fā)
理想有多美好，現(xiàn)實(shí)就有多骨感。眾所周知，人工智能包括了訓(xùn)練和推理兩個(gè)階段，只有先訓(xùn)練出人工智能模型才能進(jìn)行推理。麥圖面臨的挑戰(zhàn)是，項(xiàng)目開發(fā)團(tuán)隊(duì)基本是專注在軟件應(yīng)用開發(fā)和數(shù)據(jù)分析層面的，對(duì)于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)方面的研究并不深。2018年，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)也開始嘗試過很多場(chǎng)景，“當(dāng)時(shí)是兩個(gè)問題制約了我們，一是視頻的清晰度不夠，當(dāng)時(shí)高清視頻攝像機(jī)還沒有普及。二是沒有好的AI開發(fā)平臺(tái)，算力和工具都不夠。到了今年，4K攝像機(jī)也開始普及了，訓(xùn)練工具M(jìn)odelArts也有了，這個(gè)事情就可以做了。”
徐擎陽(yáng)說，華為云ModelArts提供了全流程的AI開發(fā)與管理平臺(tái)，在很大程度上降低了麥圖科技進(jìn)入視頻AI領(lǐng)域的門檻，“如果沒有ModelArts，在準(zhǔn)備訓(xùn)練前，需要自己買設(shè)備，去開源社區(qū)里面找這方面的技術(shù)，學(xué)習(xí)構(gòu)建和配置環(huán)境;在訓(xùn)練的過程中，要涉及到設(shè)備維護(hù)、性能調(diào)優(yōu)，以及標(biāo)定工具的開發(fā)等等。這個(gè)過程是會(huì)非常漫長(zhǎng)和繁雜的，我們?cè)诠苤普Z(yǔ)音識(shí)別的產(chǎn)品AI核心開發(fā)過程中已經(jīng)體會(huì)過一遍，過程非常痛苦，代價(jià)非常大。”
對(duì)于麥圖來說，ModelArts帶來的效率提升的價(jià)值顯而易見：“第一版模型開發(fā)，從標(biāo)定到訓(xùn)練，到最后給客戶做演示，只花了三天時(shí)間。如果用傳統(tǒng)的方法做，可能連服務(wù)器的快遞都寄不到。”
徐擎陽(yáng)介紹說，在這個(gè)系統(tǒng)中，“光電盯防子系統(tǒng)”是一個(gè)重要的實(shí)時(shí)核心，它需要具備較完整的“基于視頻流的航空器目標(biāo)識(shí)別和跟蹤”能力。通過將機(jī)場(chǎng)平面各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)采集到的實(shí)時(shí)視頻流送入基于華為云ModelArts一站式AI開發(fā)與管理平臺(tái)開發(fā)的“航空器識(shí)別模型”進(jìn)行處理，識(shí)別出畫面中飛行器對(duì)象的像素坐標(biāo)等一次參數(shù)后，對(duì)其進(jìn)行空間位置換算，以及包括速度、運(yùn)行方向等在內(nèi)的二次參數(shù)的計(jì)算，并在系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)中找到相匹配的航班信息對(duì)目標(biāo)進(jìn)行信息標(biāo)記，以AR信息增強(qiáng)的形式呈現(xiàn)在監(jiān)視器上，讓管制員以“抬頭顯示”的形式在單一屏幕中直觀了解到足夠全面的動(dòng)態(tài)信息。同時(shí)該系統(tǒng)會(huì)在后臺(tái)對(duì)所有目標(biāo)的軌跡和矢量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和推算，讓計(jì)算機(jī)能夠代替或輔助管制人員在全局范圍對(duì)每一個(gè)航班、每一個(gè)道口進(jìn)行實(shí)時(shí)盯防，提前預(yù)知潛在運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，從而降低事故發(fā)生的概率。
此模型單幀主要目標(biāo)識(shí)別準(zhǔn)確率可以逼近96%，多幀識(shí)別中主要目標(biāo)識(shí)別結(jié)果可在99%以上。目前，麥圖正在嘗試Mask-RCNN模型，將坐標(biāo)輸出精度提升至像素級(jí)，實(shí)現(xiàn)更精確的航空器識(shí)別和位置計(jì)算。
作為華為ICT基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)面向全球開發(fā)者的年度盛會(huì)，華為開發(fā)者大會(huì)2021(Cloud)將于2021年4月24日-26日在深圳舉行。本屆大會(huì)以#每一個(gè)開發(fā)者都了不起#為主題，將匯聚業(yè)界大咖、華為科學(xué)家、頂級(jí)技術(shù)專家、天才少年和眾多開發(fā)者，共同探討和分享云、計(jì)算、人工智能等最新ICT技術(shù)在行業(yè)的深度創(chuàng)新和應(yīng)用。智能時(shí)代，每一個(gè)開發(fā)者都在創(chuàng)造一往無前的奔騰時(shí)代。世界有你，了不起!
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