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宇宙探路者:揭秘NASA在火星及更远太空上的人工智能大计划

人工智能已经成功帮助航空航天机构对地球和红色星球进行探索研究,但科学家们却看到了“人工智能”更大的潜力,尤其是火星及更远太空的探索。

NASA在火星及更远的太空已拥有大规模的人工智能计划

我们可以想象这样一个星际探测器,其航天器可以挑选自己的飞行轨道,自己拍摄照片,在没有人类帮助的情况下自己向一个遥远星球的表面发送探测器;也可以想象这样一项任务,它在没有人类工程师坐镇地球上的操控室的情况下,搭一颗彗星的便车,扫描天空并从数以百万级的位置中挑选出最有价值的目标。

以上是NASA(美国国家航空航天局)所希望如何应用人工智能的两个例子。虽然这个理念听起来遥不可及,但该机构目前已经在其地球和火星的任务中使用人工智能技术了。此外,从一些其他任务中也可以看到,人工智能正在冰冷的卫星上探索生命。

这种未来友好型机器人却恰恰在上周的新闻中惹上了一些麻烦,因为两个人工智能机器人开始使用速记语言而非英语开始交流,Facebook因此关闭了这个实验。许多媒体认为两个机器人之间的语言是他们自己发明的语言。

NASA喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的Steve Chien(史蒂夫·简)表示,实际情况更加微妙:这些机器人并没有因使用英语而获得回报,他们只是搜寻出了可以相互通信的最有效路线。他补充道,NASA对待机器人的安全问题是非常严肃的。空间站的宇航员也偶尔会与机器宇航员2号(Robonaut 2)一起工作,它是一个简单的机器人,可以翻转开关,以及做其他的任务。他表示,未来NASA的宇航员们将能够在火星上与更多智能机器人一起工作,而机器人也将进行初步勘探,告诉人类最有价值的调查地点。

NASA在火星及更远的太空已拥有大规模的人工智能计划

作为喷气推进实验室人工智能组的技术组主管,Chien表示:“NASA非常厌恶风险(对于载人任务),而这是一个非常引人注目的任务,而且相比与机器人在一起的安全,其载人计划的安全性更值得担忧。”

一想到工作在太空中的自主机器人,人们可能还会记起电影《2001:太空漫游》中令人提心吊胆的例子——哈尔(HAL)。但是人工智能机器人已经开始在太空中工作了,而且这些都是有用的机器人,说起来它们更像是2009年的电影《月球》中,与宇航员Sam Bell(山姆·贝尔)一起工作在月球殖民地中的GERTY。

NASA美国国家航空航天局的火星探测器已经配备了人工智能技术,这使得某些决策变得独立起来——由于距离太远,探测器与地球之间的交流可能需要20分钟,而这项功能就变得非常有用了。好奇号火星探测车是一个最为著名的例子,它有一个自动瞄准系统,可以引导其相机和激光器直接对准系统认为值得检验的岩石和其他对象。而更加原始的版本是登陆火星13年后仍在继续运行的机遇号探测器和勇气号火星探测器。

在距离地球更近的地方,NASA在其地球观测1号卫星上使用了人工智能技术,自2003年运营以来,该卫星在今年早些时候完成了它的使命。该仪器被称为自主科学卫星技术试验(Autonomous Sciencecraft Experiment,ASE),它能够帮助科学家在地球表面寻找有价值的事件,例如火山爆发等,这意味着他们可以比陆地上工作的人类用更快的速度向公众发出警报。

除此之外,还有两个正在进行的实验也在查找有价值的事件,如超新星,并努力为科学家们选择出“best of the best”最佳数据用来评估。其中一个超新星是V-FASTR(这是一个指代无线电瞬变或无线电活动的缩写,如脉冲星脉冲),另一个是iPTF(Intermediate Palomar Transient Factory),主要用来寻找超新星或其他光波长的东西。Chien表示,iPTF的工作成果帮助确定了引力波的存在,2016年,他们用LIGO(激光干涉引力波天文台)探测到了引力波。

天空是广袤无垠的,在任何给定的时刻凝视夜空时,我们可能会看到成千上万的事物。Chien表示,在进行这些实验之前,科学家会任意挑选50件物品留心观察。如今,他们可以观察AI设备认为最有价值的50个物体了。

NASA在火星及更远的太空已拥有大规模的人工智能计划

令人振奋的是:这些现有的人工智能机器人采用的还是过去的技术——特别是在火星上执行了十三年任务的机遇号探测器。如果二十一世纪初能够有这么强大的技术,研究人员如今将能够用计算机做更多的事。

火星2020探测车预计将在未来三年内离开火星这颗红色的星球。Chien表示,探测车上将搭载多个拥有自动成像能力的仪器,而且其目标的确定也将更加智能。此外,该探测车不仅将智能到可以选择一个有价值的目标,而且还会选择最佳的扫描方案,为研究人员获取相关信息。如果能提前完成任务,火星2020探测车甚至可以改变其任务的日程安排表,让科学家能够掌握更多任务之外的信息。

NASA美国国家航空航天局的Europa Clipper(欧罗巴快艇)探测计划预计将完成多次木星的冰质卫星的近飞探测,而且至少在哈勃太空望远镜中,我们曾观察到该卫星有过类似间歇喷泉的喷射现象。限幅器将在一个极其恶劣的辐射环境中运行,或许在一次近飞探测中电脑就会重置或崩溃好多几次。向木星发送指令和从木星接收指令需要花费几个小时,因此欧罗巴快艇将配备一个能够诊断、修复问题的计算机系统,在已知问题发生的情况下,也能在工程师们返回到地球之前修复问题。

虽然NASA的其他项目仍在提案阶段,但其激动人心的程度并不亚于思考人工智能发展潜力时的心情。NASA希望未来某天能够有一台设备登陆木卫二(Europa)或土卫二(Enceladus)——土星的另一个间歇喷发式卫星。NASA似乎对这些“海洋世界”的卫星非常感兴趣,因为卫星上有可能蕴藏有微生物。早期研究表明,美国宇航局可以把一艘潜艇投放到任何一颗卫星上的海洋中。Chien表示,但这将是一次孤独的航行,因为我们只能与小潜艇维持大约一个月的通信。

采用了人工智能技术的潜艇将负责找出安全路线。不过需要注意的其他事项可能也包括:如何避开障碍物?哪些目标拥有最多可观察的潜能?或者,在什么温度下的漫游是安全的?Chien指出,在地球上,如果我们把一个标准的机器人潜水器从温带水域带到北极,往往需要重新校准设备以适应温度的改变。

彗星漫游(Comet Hitchhiker)项目由美国国家航空航天局的“创新先进概念计划”(Innovative Advanced Concepts Program)项目资助,希望可以开发一个能够搭乘彗星便车的宇宙飞船,去探索外太阳系。而一旦飞船飞离地球的距离越来越远,其与地面上工程师的沟通来回将需要几个小时的时间。因此,一个人工智能机器人将能够更有效地挑选目标本身并将数据发送传回地球。对另一个要在小行星周围发射100个小立方体卫星的任务概念来说,自选AI也非常有用,它将有助于宇宙飞船决定如何绕小行星飞行,以及在其表面拍摄什么图像。

去年,亿万富翁尤里•米尔纳(Yuri Milner)和物理学家斯蒂芬·霍金启动了一项突破摄星(Breakthrough Starshot)计划,打算在公元2038年左右向离我们最近的恒星星系——半人马座阿尔法星(Alpha Centauri)发射一台“纳米航行器”。该纳米航行器将以达到光速的15%-20%的速度漫游太空,而只有这样的速度才能使其在几十年的时间里抵达离我们最近的恒星。

Chien指出,星际穿越任务将完美使用人工智能技术。届时,它将可以独立找出这个星系中都有什么类型的行星,判断如何将飞船送入合适的轨道上,分析应该收集什么类型的数据以及独立部署需要探测的位置,辨别星球是否适宜人类居住。但是这种类型的科学观测对突破摄星计划目前的设计工作没什么作用,因为其任务不会减速。不过,一些其他团体提出的计划可能会放缓。但无论如何,Chien表示,在任务架构中,采用人工智能的星际探测器将是最好的选择,毕竟人类无法预知一切。

他说道:“如果星际探测器可以到达另一个恒星那里,它可以掌握很多信息。我们假设那个星球拥有海洋而且我们已经探测出我们可以从飞船上跳下来对这些海水取样、测量。那么接下来的问题就是要部署探测器,而AI可以迅速做出这一决策。”

考虑在未来任务中使用人工智能技术时,这位来自喷气推进实验室的科学家鼓励人们对此表示尊重和正向关注,他还补充称,只要我们确保对该技术知情的人士参与了该技术的发展且与公众有所交待,自然就会说明人们对人工智能的恐惧将是谬论。

Chien说道:“过去,我们通电话的时候也必须有另外一个人的参与才能进行;乘坐电梯时也必须有一个专人参与。这些事情放到现在,我们可能会觉得这不可思议。而这正是发展前进的滚滚车轮。没有旁人参与的时代总会到来,我们需要学会用一种合理、理性的方式适应它。”

<来源 :SEEKER;编译:科技行者>

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