中科院院士吴一戎：遥感数据呈爆炸式增长 “蛮力出智慧”的时候到了
发布时间：2023-06-21 16:43:31
来源：每日经济新闻
你可能不懂卫星遥感技术，但你每天都生活在受遥感应用服务的社会体系中。
从天气预报、交通地图，到地质勘测、农业种植……正如中科院院士吴一戎所说，以卫星遥感为代表的空天技术，为人们提供了“上帝视角”。“这个视角能看到与地面截然不同的信息，比如今年粮食是增产还是减产，桥梁和隧道的运行状况如何，这与国家经济发展、与普通人的日常生活都息息相关。”吴一戎告诉《每日经济新闻》记者。
通过对地面进行扫描，就会生成卫星遥感影像。而以前，这些“照片”要实现从影像到信息的转化，也需要大量的人工识别。能否建立一个面向遥感领域的专业大模型，实现AI+遥感的智能识别？这是否会颠覆传统遥感行业？
(资料图片)
吴一戎 图片来源：主办方供图
近日，由中国遥感应用协会定量遥感专业委员会、遥感科学国家重点实验室主办，电子科技大学、中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所承办的第六届全国定量遥感学术论坛上，吴一戎做了关于遥感大数据时代的主题报告。他介绍了面向遥感行业的专业大模型，也谈到AI+遥感目前面临的瓶颈问题。
“蛮力出智慧”
“我想给自己的报告起一个副标题——蛮力出智慧。”吴一戎说，“人工智能，或是现在讨论最多的大模型，从某种角度去看确实是蛮力，大模型需要海量的算法、存储、数据样本，没有‘蛮力’出不了智慧。”以公众最熟悉的大模型应用ChatGPT为例，就属于典型的“蛮力出智慧”。
事实上，在大量遥感卫星分布的情况下，遥感大数据时代已经到来。根据中国国家航天局公布的数据，目前，中国拥有超过200颗在轨遥感卫星，可以持续对地球表面进行探测和监测。
“20年前能拿到一张遥感图都是非常宝贵的，现在的遥感数据已经是爆炸式的增加，遥感数据覆盖面广、体量大、场景任务多样化，遥感大数据时代已经到来。”吴一戎表示。
庞大的数据量之下，数据的种类复杂多样，遥感卫星拍摄的图像分布于海洋、地面等不同的场景中，图像中所涵盖的植被、道路等要素繁多，不同季节、不同时间拍摄的图像又存在差异，这就给人工识别带来了很大的难度。“依靠人工专家判读遥感数据的模式已经是难以完成的任务。”吴一戎说，他认识的一些判读员，每天面对如此海量的图像数据，有人已经得了眼部疾病，“眼睛看不到东西”。
据吴一戎介绍，现在遥感领域已经有一些细分的人工智能模型，针对某种目标的遥感图像数据判读表现得很优秀。“比如针对机场飞机的识别，这种模型已经100%能识别出。大模型提出后，实际上是遥感应用端的泛化。针对不同载荷、目标、任务需要单独设计模型，成本投入大、通用能力弱，迫切需要寻找更通用、更泛化的解决途径。”
在吴一戎看来，大模型可以做更多的事情。但遥感大模型的问题之一是功能泛化所需要的算力呈指数级增长；问题之二是针对特定的任务，需要提高解译的精度、降低虚警率，这就对训练模型的数据提出了更高的要求。
总之，遥感技术大模型有三个重要要素，一是高质量的样本数据，二是泛化的模型结构，三是下游任务高精度的指标。
目前，人工标注样本效率低，而且数据质量参差不齐。这意味着清洗样本数据本身又需要一套算法。“我们现在研发了一套算法，这套算法能够对样本数据进行精细地标注，但我认为这套算法还非常初步，我们还希望有更多的专业人士一同推动这件事。”吴一戎说。
开源生态是大势所趋
可以预见，随着AI大模型带来的范式创新，AI遥感技术也有望以更低成本、更高效能“下沉”到产业的更多细分场景中。
吴一戎将人工智能比作一个黑匣子，其中有多隐层的神经网络，需要人为地输入数据训练，才能使“黑匣子”理解数据关联背后所传递的信息，从而输出。因此，大模型每拓展一个新功能都需要用不同的大数据进行训练，数据规模将爆发式增长，也将需要更强大的算力。
在吴一戎看来，遥感的专业大模型要发展，应该让专业的大模型做专业的事，“不能有了ChatGPT，所有的需求都要泛化”。同时，大模型的泛化一定存在一个临界点，不能持续泛化。“在泛化的过程中，模型的规模爆炸性增长，一定会有一个临界点，这个临界点在哪儿，我们一定要仔细观察，不能用蛮力一直干下去。”
基于遥感行业的应用，吴一戎所在的中科院空天信息创新研究院联合北京昇腾人工智能生态创新中心技术团队打造了“空天·灵眸”大模型。该大模型具备遥感数据理解、复原能力，可实现对跨模态遥感数据的共性语义空间进行表征。
会议现场 图片来源：主办方供图
从产业动态上来看，有越来越多的高科技公司和科研院校已着手加码AI遥感大模型，并取得了一些阶段性进展，付诸遥感行业应用。例如商汤AI遥感大模型以通用视觉大模型为基础，具有不同地物种类、不同影像类型、不同影像时间和谱段的高泛化能力。航天宏图打造的“天权”视觉大模型，面向多模态遥感数据，旨在解决现有“AI+遥感”业务模式下样本标注及模型泛化的局限性。
不过，在吴一戎看来，“空天·灵眸”大模型还有很多工作要做，在高质量的样本数据、泛化的模型结构、下游任务高精度的指标这三项重要要素中都面临不少技术挑战。吴一戎因而呼吁构建更开放、开源的遥感智能生态。“没有足够的资源，不可能完整地把这件事做起来，大家都要参与，贡献力量，不是专门一家做就行。”
“现在最缺的就是好的算法，识别率还要提升，大的框架、方向没问题，现在关键是要解决一个个具体的问题。”吴一戎在与记者的交流中提到，“我们需要优秀的青年技术人才，提出更好的算法。”
在第六届全国定量遥感学术论坛上，电子科技大学副校长罗光春表示，遥感是电子科大的重点拓展学科。“2004年，我校杰出校友、国际知名遥感学家、已故中科院院士李小文教授回母校筹建遥感学科，2012年成立资源与环境学院并担任首任院长。多年来，学校遥感学科建设取得了良好成效。”本次会议上，还公布了“李小文遥感奖”名单，评选出20个学生口头报告奖和30个优秀海报奖，并举行了颁奖仪式。
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