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中国工程院院士吴光辉:未来将探索智能航空领域的更多可能丨院士上封面20

2024-07-23   封面新闻   阅读量:54

    封面新闻记者 边雪 实习生 廖遨宇

    2023年5月28日,是民航人都记忆深刻的日子。

    结束1小时59分钟的行程,由C919大型客机执飞的东方航空MU9191航班,穿过象征民航最高礼仪的“水门”,平稳降落在北京首都国际机场,标志着该机型圆满完成首个商业航班飞行,正式进入民航市场,打开产业运营、发展的新征程。

    作为我国首次按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机,C919大型客机于2007年立项,在商飞前走过了科研、设计攻坚的16年成长之路。

C919大型客机总设计师、中国工程院院士吴光辉。(封面新闻记者 边雪 摄)

    “我们的使命,就是让中国大飞机翱翔蓝天。”作为C919大型客机总设计师,中国工程院院士吴光辉动情地说道。而为了让更多的中国大飞机翱翔蓝天,吴光辉始终坚守在研制一线,追寻飞机梦四十二年。

    在当今的科技浪潮之中,人工智能作为一股不可忽视的重要力量,正凭借其强大的数据处理能力、深度学习能力及决策能力以前所未有的速度,重塑着我们的社会。面对AI带来的新机遇,吴光辉也正在携手更多行业同仁,编织出一张“智慧”之网,以期在飞机的研制中高效解决更多难题。

AI如何为大国重器点亮双翼?

    “融入百年来的专家设计经验,掌握调控关键物理参数的技术,支持高效、便捷地生成翼型;多种交互方式帮助设计师更直观、精准、便捷地编辑翼型,更可根据设计意图,一键生成原始翼型方案;精确提供全流程流动数据及流动特征,通过制定全自动的设计化流程,加上机器的主动学习和优化,实现预定目标特性,智能主动优化,不断迭代……”

    据吴光辉介绍,这是中国商飞上海飞机设计研究院首创的超临界翼型设计智能体,该智能体覆盖翼型生成、气动评估,主动优化全流程,可全面提升超临界翼型设计效率,气动性能。

    飞机的翼型设计直接关系到飞机的飞行性能、燃油经济性、结构安全以及整体运行效率,而飞机的气动性能是指飞机在飞行过程中与空气相互作用时所表现出的升力、阻力、稳定性等特性,这些特性是由飞机的外形设计、发动机推力、飞行速度、气流状态等多种因素共同决定的,且直接关系到飞机的飞行能力、稳定性、安全性和经济性。

    此外,飞机翼型的设计需要考虑到多方面复杂的因素。“我们过去是大量地做风能实验,到C929的时候我们已经将传统的风能实验减少了一半,即便是这样,也需要通过超算中心、仿真实验等花上几天甚至是一周来计算出模型。”吴光辉表示,引入AI以后,在这方面的效率提升了20倍。“甚至可以提高上百倍的速度和精度。”

“未来我们中国还要造1万架飞机,成为世界最大的民机市场”

    大型客机研制是一项高端且复杂的系统工程,吴光辉指出,科技的发展、产业的拉动以及经济的改革也推动了中国在民机制造领域的进步。

    目前,中国商飞上海飞机设计院已拥有C919、ARJ21、C929三款飞机,其中ARJ21已经总共交付了139架,运行了564条航线,通达141个城市,运送了1373万人次;C929作为完全按照国际适航标准研制的宽体洲际客机,可以从中国直飞到美国;C919目前定量已达1100多架,预计未来可能达到2000架甚至3000架。

    “大飞机研发是国家战略,我们始终坚持为人民出行提供便利、提供产品。”中国拥有自己制造的民机不仅能够满足人民日益增长的出行需求,更好地适应市场变化,还能够增强在国际民机市场中的竞争力,拉动国内航空产业的发展和升级,以推动国家经济的持续健康发展。

    “目前美国的民机在全球市场是第一大市场,中国是第二大市场,但未来我们还要造1万架飞机,成为世界最大的民机市场”。吴光辉说。

大数据为智能航空带来更多可能

    未来的飞机会是什么样子?“更安全、更经济、更舒适、更环保、更快捷,以及减重减阻减排。”吴光辉强调:“在C929的研制中,我们也是第一个将减排加进来的。”

    面对大飞机的发展趋势,随之而来的,是对其从设计到研发再到实际使用过程中日益增长的智慧需求。吴光辉直言,这里就需要用人工智能来结合到当中去,事实上AI也为智能航空带来了新机遇。

    谈及AI在航空工业领域的应用场景,吴光辉在AI对于工程的突破方面表示了充分肯定。“航空的生命周期内会产生大量数据,过去我们设计飞机直接拿图纸来做,现在我们设计飞机首先是制定需求,这些需求能够达到几十万条甚至上百万条,将这些数据通过AI的计算与结果返回,最终能够探索出最佳设计方案。”

    而下一步,吴光辉则把目光放在了“跨技术的协同设计”上。“再往远一点看,我们希望在机翼的三维设计上,能够通过VR、通过虚拟现实来身临其境地去做三维”,吴光辉试图在智能航空领域探索更多可能性,“我们看到的东西都是三维,但图纸在计算机里只能显示二维,未来是不是可以直接通过三维来解决我们飞机设计的问题?”

未来常态:设计师与智能体共生

    工具类AI的进化会取代设计师吗?吴光辉的回答是肯定不会。

    在吴光辉看来,智能工具得出的结论还得靠设计师来评估,设计师始终是智能设计链条中的核心,无论是其具备的专业知识经验还是独特的创新思维都是AI所取代不了的。

    在吴光辉看来,机器在重复性工作方面是优于人的,但在创新这一方面,人始终优于机器。

    “在未来AI的发展中,设计师与智能体要共生进化。”吴光辉把这个进化过程分为三个阶段:第一个阶段是机器向我们学习;第二个阶段是跟智能体协同发展,进一步提高人的知识和机器的知识;第三个阶段是在设计师的监督下逐步更深层次地给我们提供更好的、更先进的智慧。“机器现在是向人学习,学习完下一步是人来沟通,然后才是机器给人提供更进一步的智慧,最后,还是靠我们人来主导世界。”

吴光辉
中国工程院院士
飞机总体设计、气动设计和重量平衡设计专家