[美國《航空周刊與空間技術》雜志2014年6月30日]受活的生物大腦啟發而產生的技術可以提供一種低成本的解決方案，用于解決無人機現存在的問題——碰撞的風險。同樣的技術可為具備更強自主性、傳感和導航技能的新一代無人機開辟道路。

研究人員長久以來就對即使是最小的昆蟲的飛行控制產生深刻印象。蒼蠅、蜻蜓和蜜蜂可以穿過障礙物叢生的空間，以閃電般的速度對潛在威脅產生反應，其能力是 現有計算機難以匹敵的。生物神經系統的神經網絡在計算方面表現很差，但是對于復雜感覺的輸入卻表現得很優秀，并且僅僅需要使用很少的能量。

生物系統的優良性能激起人們進行模擬自然架構的人工大腦的研究，即神經形態工程學。

位于加州托蘭斯（Torrance）市的物理光學公司（Physical Optics Corp.，POC）根據一份美國空軍的合同，正在開發“發現并回避昆蟲眼/神經形態”（SAVIEN）傳感器系統。該系統綜合了兩個元素，兩個元素都是 從生物獲得的靈感。昆蟲具有復眼，與人眼相比，其分辨率低，但是視野廣闊。復眼非常適于探測“光流”（Optical Flow），即物體在視野中的運動。此前，有很多開發者將光流作為傳感技術應用到無人系統中，但是POC的SAVIEN在處理使用神經網絡的輸出方面采用 了非常規手段。SAVIEN的神經形態學“大腦”是神經網絡的數字化模擬，其足夠強大可以對以高速過來的物體進行探測并作出反應。這種高效的、受生物啟發 的設計方案確保了尺寸、重量和功率需求足夠小，可以應用在小型無人航空系統上。

同時，位于加州馬利布（Malibu）市的HRL實驗室，正在進行神經形態學系統的研究，以改進用于情報搜集平臺的小型無人機。該實驗室為通用汽車和波音 聯合控股。NEOVUS（景象的神經形態理解，Neuromorphic Understanding of Scenes）系統從一個5兆像素的攝像頭以每秒30幀的速率獲取輸入并分兩個步驟進行數據處理。第一步是是從景象中提取感興趣的物體，并將其傳到送到第 二步，第二步進行分類和識別。

NEOVUS可以探測場景中移動和靜止的人類和車輛，甚至能夠分別出卡車和轎車。該技術可能為無人機帶來巨大的效益。例如，人類操縱員可以不用查看所有時刻的圖像，而在當車輛出現在道路上時候聽到警報后再去查看，這就減少所需的帶寬。

開發者稱NEOVUS所需功率少于常規計算機視覺算法的千分之一，因而相應地其處理系統非常小。HRL已經在航空環境公司的RQ-11無人機上進行了神經形態系統的試飛，表明其考慮進入小型無人機市場。

SAVIEN和NEOVUS都依靠在現有數字硬件上的生物神經系統模擬。位于愛達荷州博伊西（Boise）市的生物啟示技術（Boi-Inspired Technologies）公司正在采用一種更具挑戰性的方法，研制一種真正的生物形態學硬件。其工作部分由美國空軍資助，采用的是一種新型的組件，名為 記憶電阻（memristor），意即帶有記憶的電阻。

生物啟示技術公司CEO泰瑞 加弗榮（Terry Gafron）介紹說：“記憶電阻的一個吸引人的方面，以及我們在正在進行投資研發的，是其行為與生物突觸不可思議地相似。”

與大腦中的突觸一樣，記憶電阻響應通過其中的脈沖，形成了學習系統的基礎。生物啟示技術公司正在為美國空軍實驗室（AFRL）研制一種基于記憶電阻的處理 器。該公司還將于今年夏天推出商用的生物核心記憶電阻實驗者/演示板；貝塔版的“記憶電阻”處理器芯片將在2015年年底發布。

相比于一般芯片中數百萬個半導體晶體管，神經形態學硬件可能只需要少量的元件。加弗榮指出，蒼蠅的復雜的飛行僅需要小一百個神經元。安裝了生物形態學系統的微型無人機可以獨立應對具有挑戰性的環境，例如搜尋遭遇地震倒塌的大樓內部。 

加弗榮稱：“用戶的干預將不再需要，因為其自適應系統將會學習倒塌大樓里的路徑。更棒的是，隨著經驗的積累，微型無人機將會做得越來越好。”

在加弗榮預見的未來中，無人機將不斷具備提高飛行技巧。未來生物形態學芯片將會更加強大，并且隨著飛行經驗的獲取會變得越來越好。可能有一天，人類飛行員僅在有安全性風險的時候才出現。（中國航空工業發展研究中心 孫友師）