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早在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)真正誕生之前，無數(shù)科幻文學(xué)作品就開始在外太空背景之下，給我們帶來一個(gè)又一個(gè)關(guān)于人工智能乃至智能機(jī)器人的精彩故事。從《2001太空漫游》到《星際迷航》中的強(qiáng)大計(jì)算機(jī)，到《星球大戰(zhàn)》中的C3PO與R2D2，再到《銀河漫游指南》中的超級(jí)主腦，人工智能與太空似乎成為浪漫主義科學(xué)幻想中的雙姝——缺一而不可。雖然故事都是虛構(gòu)的，但其中不少想象已經(jīng)在如今的現(xiàn)實(shí)世界中有所呈現(xiàn)。今天，我們就著重聊聊其中的一種組合：利用人工智能推動(dòng)太空活動(dòng)商業(yè)化。

AI技術(shù)協(xié)助制造衛(wèi)星與航天器

衛(wèi)星與航天器屬于復(fù)雜且極其昂貴的設(shè)備。在航天器的制造過程中，總會(huì)涉及各類重復(fù)且極為復(fù)雜的任務(wù)，因此必須以極為嚴(yán)苛的精度加以執(zhí)行、始終保持在無塵環(huán)境之下，對(duì)任何形式的污染更是幾乎零容忍。目前，基于AI技術(shù)的系統(tǒng)與機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于設(shè)備制造過程，將人類徹底從某些工作中解放出來，保證他們能夠?qū)Ｗ⒂谔幚碛?jì)算機(jī)無法組裝的特定零部件。

在組裝衛(wèi)星時(shí)，AI技術(shù)不僅能夠在物理層面加快操作速度，同時(shí)也能夠分析流程本身、思考是否能夠?qū)ζ渥龀龈倪M(jìn)。另外，AI技術(shù)還能夠回顧已經(jīng)完成的工作，確保一切操作都嚴(yán)格符合預(yù)期。最后，在制造流程中引入?yún)f(xié)作機(jī)器人(即「cobots」)則有助于減少人類活動(dòng)給無塵環(huán)境造成的影響。

AI增強(qiáng)型圖像

衛(wèi)星每一分鐘都會(huì)生成成千上萬張圖像，這意味著它們每天需要處理約150 TB數(shù)據(jù)。地球上的幾乎每一寸表面都將被衛(wèi)星實(shí)時(shí)捕捉，用以收集全面的氣候與環(huán)境變化數(shù)據(jù)。如果沒有AI技術(shù)的支持，圖像捕捉工作將變得極為困難?？梢韵胍姡绻扇祟悓?duì)如此龐大的圖像集進(jìn)行解釋、理解與分析，該是多么痛苦的體驗(yàn)。更可怕的是，分析過程還需要更多補(bǔ)充及參考，人類緩慢的處理節(jié)奏將導(dǎo)致衛(wèi)星必須一遍又一遍回到同一位置補(bǔ)拍才能完善分析過程。

在這方面，深度學(xué)習(xí)與AI識(shí)別功能為圖像分析帶來強(qiáng)大助力。這類方案能夠快速瀏覽航天器拍攝的數(shù)百萬張圖像，對(duì)圖像內(nèi)容進(jìn)行分析，并即時(shí)發(fā)現(xiàn)圖像中存在的一切問題。與人類不同，AI工具不需要休息或睡眠，日夜不休的快速處理能力也讓它們成為海量數(shù)據(jù)的理想分析選項(xiàng)。使用AI捕捉地球圖像，我們也不必在衛(wèi)星與地球間進(jìn)行大量通信以確定是否還需要補(bǔ)拍新照片。以此為基礎(chǔ)，AI技術(shù)將節(jié)約下大量傳輸與處理能力、提升衛(wèi)星電池的續(xù)航并加快圖像收集流程。

目前，人們也在使用衛(wèi)星通過太空分析自然災(zāi)害。衛(wèi)星拍攝的詳盡圖像能夠幫助地面人員了解受害區(qū)域、確定災(zāi)難發(fā)生的過程等等。AI技術(shù)在介入，讓衛(wèi)星能夠更快針對(duì)自然災(zāi)害做出反應(yīng)。借助機(jī)載AI，衛(wèi)星可以確定自然災(zāi)害的位置并導(dǎo)航至對(duì)應(yīng)區(qū)域，進(jìn)而自動(dòng)執(zhí)行圖像收集流程，完全不必等待人類那緩慢(相較于計(jì)算機(jī))的處理節(jié)奏。

AI系統(tǒng)甚至可用于分析探測(cè)器在抵達(dá)深空之后收集到的數(shù)據(jù)，快速了解這里的環(huán)境是否有可能孕育生命。AI會(huì)觀察地外星球的環(huán)境模式，確保其上是否有可能存在某種形式的生命體。篩選之后，AI會(huì)將有可能存在生命的星球發(fā)送給人類以供進(jìn)一步核查。

監(jiān)控衛(wèi)星的健康狀況

衛(wèi)星是一種運(yùn)作原理極為復(fù)雜的設(shè)備。從內(nèi)部故障到與其他衛(wèi)星發(fā)生碰撞，種種問題隨時(shí)可能出現(xiàn)。為了幫助保持衛(wèi)星正常運(yùn)行，AI技術(shù)被用于監(jiān)控衛(wèi)星的健康狀況。AI能夠持續(xù)監(jiān)控傳感器與設(shè)備自身、發(fā)布警報(bào)，并在某些情況下采取糾正措施。例如，SpaceX公司就在利用AI技術(shù)防止其衛(wèi)星與太空中的其他物體相撞。

AI還被用于控制衛(wèi)星及其他航天器的導(dǎo)航功能。AI能夠查看其他衛(wèi)星、行星與太空碎片的運(yùn)動(dòng)模式，并在找出模式之后及時(shí)調(diào)整飛行器的前進(jìn)路徑以避免發(fā)生碰撞。盡管這方面表現(xiàn)已經(jīng)相當(dāng)出色，但也有部分AI專家對(duì)AI系統(tǒng)的潛在漏洞或故障感到擔(dān)憂。他們強(qiáng)調(diào)稱，在航天器上安裝AI導(dǎo)航功能，只會(huì)讓航天系統(tǒng)變得更加脆弱。不過，同時(shí)利用AI方案進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全與設(shè)備健康監(jiān)控有望抵消這種因復(fù)雜性提升帶來的健壯性下降。

除了讓航天器保持運(yùn)轉(zhuǎn)之外，地球與太空之間的通信同樣帶來不少挑戰(zhàn)。根據(jù)大氣狀況、其他信號(hào)與環(huán)境因素的干擾，衛(wèi)星有可能需要克服種種通信障礙。現(xiàn)在，人們開始利用AI技術(shù)控制衛(wèi)星通信以解決傳輸過程中的各類問題。這些具備AI功能的系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確設(shè)定將數(shù)據(jù)傳輸至地球或者其他衛(wèi)星所需要的功率與頻率。利用機(jī)載AI，衛(wèi)星將不斷執(zhí)行此項(xiàng)操作，確保衛(wèi)星在保持運(yùn)行軌道的同時(shí)持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)送信號(hào)。

位于其他星球甚至深空中的航天器也在使用AI，其中當(dāng)然包括目前正在火星上運(yùn)轉(zhuǎn)的火星探測(cè)器。在最近的AI Today播客中，美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)負(fù)責(zé)人Tom Soderstrom就分享了他們?nèi)绾卫肁I技術(shù)保障火星探測(cè)器、航天器以及其他全球設(shè)施正常運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)心得。

火星探測(cè)器上的AI主要用于實(shí)現(xiàn)裝置導(dǎo)航。計(jì)算機(jī)每分鐘會(huì)對(duì)探測(cè)器的前進(jìn)路線進(jìn)行多次更改。火星探測(cè)器所使用的AI技術(shù)，在本質(zhì)上與無人駕駛汽車高度相似。二者的主要區(qū)別在于，探測(cè)器用不著考慮其他車輛或行人的活動(dòng)，但卻需要運(yùn)行在更為復(fù)雜的地形之上。探測(cè)器移動(dòng)時(shí)，計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)會(huì)分析當(dāng)前地形，并在遇到問題時(shí)由AI自主系統(tǒng)調(diào)整前進(jìn)路線，幫助其及時(shí)避開障礙物。

AI與太空：互相成就

過去幾年以來，太空探索商業(yè)化進(jìn)程正在不斷推進(jìn)，甚至有幾家公司開始嘗試推出商業(yè)性質(zhì)的太空旅行服務(wù)。與此同時(shí)，AI技術(shù)正努力讓太空商業(yè)化成為可能，并讓太空成為安全的作業(yè)環(huán)境。相信在AI與太空的協(xié)同配合之下，人類將邁出更輕快的步伐、探索地球搖籃之外的廣闊天地。