成功登陸火星之后，美國宇航局(NASA)發(fā)射的“毅力號”火星探測器已經(jīng)從多種機載人工智能系統(tǒng)中獲得了至關重要的幫助，這些人工智能系統(tǒng)旨在指導該探測器在火星上開展為期兩年的探索性任務。

“毅力號”火星探測器成功完成了從地球到火星的2.93億英里的星際航行，并于美國東部標準時間2月18日15：55安全降落在火星表面。這次成功登陸是在火星探測器快速降落之后完成的，當時運載它到火星的航天器在進入火星大氣層時的速度從每小時12100英里降到了零，而“毅力號”火星探測器在進入大氣層約7分鐘之后安全地降落在火星表面。

美國宇航局工程師和探索任務控制人員隨后檢查了“毅力號”火星探測器的各種系統(tǒng)，以確保在長途航行后一切都處于良好狀態(tài)，然后實施計劃中的科學實驗，旨在尋找數(shù)十億年前的火星微觀生命的痕跡。

美國宇航局噴氣推進實驗室科學操作工程師Raymond Francis表示，為了完成這些實驗和任務，“毅力號”火星探測器采用的人工智能的功能與前4個火星探測器相比還要多，其中包括2012年8月6日抵達火星并仍在運行的“好奇號”火星探測器。

Francis說：“與實施火星科學實驗室(MSL)任務的‘好奇號’相比，“毅力號”火星的人工智能系統(tǒng)得到了升級。其中一些功能來自我們對‘好奇號’進行的改進和升級。”

人工智能在登陸火星中發(fā)揮的作用

Francis表示，“毅力號”火星探測器上搭載的主要人工智能系統(tǒng)對登陸措施進行了加強，使其成功降落在28英里寬的Jezero 隕石坑附近。由于在現(xiàn)場環(huán)境中具有河流三角洲、懸崖、沙丘、巨石和較小的隕石坑，因此其登陸過程十分危險。

他表示，這就是采用人工智能技術的地形相對導航(TRN)系統(tǒng)發(fā)揮重要作用的地方。他說：“‘毅力號’火星探測器上有一個攝像頭，可以使它在降落到著陸地點時拍攝一張或多張圖像。而探測器中存有一張地形圖，可以與拍攝的這些圖像進行匹配，并識別出其著陸位置。然后會計算剛被拍攝到圖像所在的位置以及將在哪里著陸的位置?！?/p>

Francis表示，這些自主功能對于探測器著陸至關重要，因為由于地球與火星之間的距離遙遠，航天器在5到40分鐘之后(視情況而定)才能獲得任務工程師傳達的命令。這意味著將“毅力號”火星探測器安全降落在充滿危險的著陸區(qū)需要采用地形相對導航(TRN)系統(tǒng)，因為依靠任務工程師執(zhí)行滯后的人工控制命令是不可能實現(xiàn)的。

他說：“如果它意識到可能降落在不安全的地方，將會在超音速下降到零的過程中自動轉向降落到安全的著陸點?！?/p>

這就是美國宇航局宇航員尼爾·阿姆斯特朗于1969年7月20日在阿波羅11號登陸月球的過程中所要完成的任務。在那次任務中，阿姆斯特朗通過人工控制，將全球第一艘載人登月艙“老鷹”號降落在月球表面，因為登月艙自動化系統(tǒng)當時正在將登月艙引導到一個危險著陸點。

Francis.說：“由于無人控制，人工智能系統(tǒng)可以使‘毅力號’火星探測器在杰澤羅隕石坑附近降落，這對‘好奇號’來說并不安全，而‘毅力號’的著陸系統(tǒng)采用人工智能技術，因此安全著陸。”

人工智能在瞄準儀器中的應用

人工智能還通過自主探索收集增強型科學系統(tǒng)(AEGIS)應用在“毅力號”火星探測器的火星探索，AEGIS是一種智能瞄準軟件，它允許任務工程師遠程瞄準和控制探測器的SuperCam攝像頭。而“好奇號”火星探測器采用的是ChemCam攝像頭，并使用了較早版本的AEGIS系統(tǒng)，但是這個更新的版本經(jīng)過了增強，可以與最新更新的SuperCam攝像頭配合使用。

Francis說：“‘毅力號’火星探測器將在著陸后不久開始使用它。”Francis是開發(fā)AEGIS的首席系統(tǒng)工程師。

他解釋說：“‘好奇號’的ChemCam攝像頭和‘毅力號’的SuperCam攝像頭也是一種激光光譜儀，可以發(fā)射具有強大能量的激光，通常是照射在探測器7米范圍內的某塊巖石上，蒸發(fā)巖石表面的一部分。然后經(jīng)過觀察生成的巖石等離子體，以確定巖石的元素?！?/p>

這些實驗旨在幫助科學家了解火山巖石的成分，并使用其他測量方法來確定巖石的形成、來源以及其他細節(jié)。

Francis說：“通常情況下，我們讓地球上的科學家選擇某塊巖石進行研究。他們通過從火星探測器上拍攝的照片選擇感興趣的巖石。但是由于探測器正在移動，并且圖像傳回地球的時間較長而錯過最佳的巖石。我們可以利用機載人工智能系統(tǒng)讓探測器在周圍選出最適合的巖石，由于在火星上的探索時間十分寶貴，因此我們通常讓人工智能系統(tǒng)進行選擇。”

利用人工智能改進自主導航

Francis表示，美國宇航局的“好奇號”探測器已經(jīng)采用了人工智能自主導航系統(tǒng)，而“毅力號”探測器的導航系統(tǒng)為此得到了極大的改進。

他說：“我們需要在火星上能夠更快、更遠地行駛，并采用了性能更高的計算機，能夠更快地進行運算。在‘好奇號’探測器上，我們必須使用自動導航確定更短的距離，拍攝和計算立體圖像，以確定哪些是障礙物，哪些是安全路徑，然后沿著安全路徑行駛。但實際上的行程很短，只有一兩米?！?/p>

他補充說，現(xiàn)在這些過程已經(jīng)顯著加快。

他說：“我們簡化了 ‘毅力號’探測器的算法，提高了整體功能，因此實際上可以連續(xù)行駛。我們可以在行進時拍攝照片并處理數(shù)據(jù)，這樣我們可以更快更遠地自動導航?！?/p>

Francis表示，所有這些增強的人工智能功能以及即將推出的新功能，都將使未來的探測器更容易到達火星和更遠的太空。

他說：“很多人已經(jīng)看到在國際空間站上利用自主性和智能技術來完成調度等各種事項，這些技術已不足為奇。但是，像國際空間站這樣的航天器技術極其復雜，其中有大量系統(tǒng)和功能，具有很多不同的依賴關系，并且必須在某些時候是同步完成。完成這些事項非常復雜，尤其是當某些事情發(fā)生變化時?！?/p>

他說，“這就是人工智能幫助國際空間站完成任務發(fā)揮重要作用的地方。我們已經(jīng)在機器人任務中完成類似的開發(fā)，我認為這在未來的任務中會更加重要，特別是在任務越來越復雜的時候?！?/p>

這些要求也將發(fā)揮作用，因為航天器將繼續(xù)遠航，不必等待科學家的指令，這樣將會變得更好，更富有成效。

Francis說：“從地球向火星上的探測器發(fā)布指令的效率十分低下，但是可以在沒有這種自主權的情況下實施。但是探測器進入太陽系的距離越遠，通信時間的限制就意味著或者必須事先準備好一切，或者必須讓航天器擁有自主的機構。如果讓航天器能夠對意外事件快速做出反應，必須具有自主決策權。我認為這將變得越來越重要?！?/p>

他指出，探索太陽系之外的行星或在惡劣環(huán)境完成太空任務將越來越依賴于人工智能的自主性技術。

他說：“挑戰(zhàn)的一部分是使人們更加信任自主系統(tǒng)，以便對航天器做出正確的決策或選擇正確的科學數(shù)據(jù)。AEGIS就是一個示例，說明科學家團隊對此感到非常滿意，并經(jīng)常使用，因為為他們提供了良好的科學數(shù)據(jù)。因此，我們必須證明自主系統(tǒng)或者能夠促進科學發(fā)展，或者對航天器安全有效?！?/p>

2月20日在太空領域發(fā)生的另一件事是，HPE和Microsoft Azure公司將向國際空間站提供功能強大的人工智能、邊緣計算和云計算工具。新的人工智能和其他工具是正在進行技術實驗的一部分，旨在為美國宇航局未來發(fā)射載人火星探測任務做好準備。

這些新設備和軟件其中包括HPE的第二代星載計算機2(SBC-2)，這個標志著首次向國際空間站提供廣泛的人工智能和邊緣計算功能。

新的硬件、軟件和服務在2月20日中午12：36通過諾斯羅普格魯曼公司的NG-15飛船發(fā)送到國際空間站。而NG-15飛船從美國弗吉尼亞州沃洛普斯島沃洛普斯發(fā)射中心設施發(fā)射，為國際空間站運送所需的物資。

編輯：jq