#無人機 #低空經濟 #人工智能 #低碳配送 #可持續農業 #SDG2 #水資源開發 #SDG6 #物流運輸 #SDG9
Written by Kary Cheng. KV designed by Chelsea Yeung.
編者的話
無人機早於第一次世界大戰面世,承載著百年歷史。時至今日,無人機仍然在各種範疇發展,如軍事、攝影、物流運輸、地理測繪、災害支援等,務求精準地完成超越人類極限的任務,探索未知世界的景觀。
較早前EA團隊於【2024年終回顧】,提及現階段香港的低空經濟,仍然處於研究和探索階段。上年10月,香港政府表示將會推行低空經濟試點項目,首階段預計以空中監測和無人機載貨為主,並會積極與業界探討有關拓展應用和放寬起視距飛行的框架。由此可見,無人機陸續擴展其使用範圍,且不斷在現有領域中進步。
今集【科技續生態】為你介紹如何運用無人機完成多個可持續發展目標(SDGs),並在人工智能(AI)幫助的前提下,克服低續航力、天氣和地理限制等缺點,推翻以往的刻板印象。
人類與自然生態間的「Long D」
在浩瀚的宇宙中,人類渺少如塵埃 — 但其實在地球、七大洲五大洋、國家,甚至城市,人類自身可觸及的橫縱空間極之有限。因此,無人機像是人類的「千里眼」一般,透過調節角度、距離、高度等參數進行有效偵測,彌補我們對世界認知的缺陷,甚至協助促進可持續農業、水資源開發、陸地生態保育等。
SDG 2:零飢餓
為了支援現時人口所需的糧食,農業界必需確保穩定食物的輸出量。可是,人人皆知,農作物的收成受多個外在因素影響,如温度、濕度、營養值、生物等等。無人機通過使用多光譜和熱感相機,收集有關農作物健康、土壤狀況和害蟲的詳細即時數據。經過分析後,農業界便能精準農業節約水、肥料和殺蟲劑的使用量。這除了減少使用化學用品和浪費資源,從而能促進土壤的復原力,保護生態環境和進生物多樣性。
在歐洲農場中,無人機更是牽起了另一場熱潮 — 他們轉型使用無人機噴灑農作物,減少了對拖拉機的依賴,並最大限度地減少機器的碳排放、燃料消耗和土壤擾動。況且,當農民使用重型機械時,會使土壤受壓,減少其吸水性和養分利用率。無人機在監測農作物的同時,防止土壤板結和侵蝕,將對土壤的傷害減到最小。
SDG 6:清潔飲水與衛生設施
除了上述提及無人機的即時數據能促成節約用水外,他們在配水系統亦有一番出色的表現。英國曾經有一項研究,研發無人機的無線供電通訊網絡(Wireless Powered Communication Network),利用水質監測器配置無線電訊號波束成形(Wireless Energy Beamforming)的技術,支援遠端水監測、監督控制和數據採集。在整合優化和圓頂封裝方法下,無人機能懸停的最佳位置和軌跡,並利用能量波束成形無線地向地面節點輸送能量,收集水質監測的即時數據的同時,為其用於通訊和感測器的電池充電。
水質分析必需持續地收集大量的監測數據,整個過程需要使用大量人力資源。結合無線供電通訊網路後,無人機的使用無疑提高了整個過程的能源效率和數據採集的安全性,且大幅降低通訊成本,並減少了更換電池時的人為干擾。
實時低碳運輸
SDG 9:產業、創新與基礎設施
大家在海外、本地網購時,如果網站提供海、陸、空三種運輸途徑,你會選擇哪個?就像編者的話所提及一般,無人機即將投入於香港物流運輸,運送外賣,以及信件、藥物等較輕貨物外,可謂避免因地理限制引致運送延遲。與此同時,有研究指無人機每個包裹的溫室氣體排放量比柴油卡車低84%,能源消耗可減少高達94% — 名副其實的實時低碳配送。
無人機的物流運送已經超出日常生活的領域。在自然災害或醫療緊急情況下,無人機可以迅速將關鍵物資、醫療設備和援助物資運送到受影響地區、偏遠又或難以到達的地點。在時間敏感的情況下,無人機甚至可以用於運輸血液、器官等。
無人機之痛點
雖然無人機於各個領域中逐漸進步,但其效率及準成度仍然存疑,更暗藏造成意外的可能,尤其在高樓林立的城市。在AI主導的時代,或許無人機可以在一晚間,成為物流運輸的黑馬。
AI的學習算法透過收集和分析過往數據,優化配送路線和時間表,以順序路線網絡規劃整個運送流程。美國的無人機更是加入視覺導航系統,透過自動感知環境更改及規劃航線,於高樓大廈間穿越。此外,實時監測天氣、交通和其他無人機的定位,除了調整無人機的飛行姿態外,亦能避免障礙物和危險區域,提高安全性和效率。
另一邊廂,無人機低能源續航力的痛點亦漸入佳境 — 有南丹麥大學學者發明了架空電纜充電的無人機,頂部的磁鐵掛鈎使其能短暫地停留在電纜上,並結合成電感裝置以進行無線充電。研究以4.3公斤的無人機測試,經過5次充電後,最終能負擔連續超過兩小時的工作量。
總結
無人機精準地執行危險度高、需時較長的任務,確實加快人類探索世界奧秘的進度,使得我們更容易地洞悉自然生態獨有的頻率,發掘地球上可持續發展的可能性。在法律管制下,無人機又該如何取長補短,使其效率達致最大化?無人機所體現的SDGs亦不限於3個,大家不妨留意來年香港無人機的發展,掌握可持續低空經濟的最新資訊!
Reference
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