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NASA 喷气推进实验室 Chien : 人工智能在太空探究中的终极考验是什么?

发布者:何悦华
导读想象一下,一个星际探测器可以本人选择轨道,本人拍摄照片,然后在没有人类协助的状况下,将探测器发送到悠远的星球外表。这是NASA希望运用人工智能的一个例子,该机构曾经在地球和火星的义务中运用了AI技术。据雷锋网理解,去年12月,NASA正式宣布在一个恒星四周发现由8颗行星组成的行星零碎——开普勒90零碎,迷信家有史以来第一次发现了一个和太阳系相似的8颗行星的星系。这次发现离不开AI的助攻,NASA应

想象一下,一个星际探测器可以本人选择轨道,本人拍摄照片,然后在没有人类协助的状况下,将探测器发送到悠远的星球外表。这是NASA希望运用人工智能的一个例子,该机构曾经在地球和火星的义务中运用了AI技术。

据雷锋网理解,去年12月,NASA正式宣布在一个恒星四周发现由8颗行星组成的行星零碎——开普勒90零碎,迷信家有史以来第一次发现了一个和太阳系相似的8颗行星的星系。这次发现离不开AI的助攻,NASA应用谷歌的机器学习剖析开普勒太空望远镜的数据,完成了更高的剖析效率。

NASA 喷气推进实验室 Chien : 人工智能在太空探索中的终极考验是什么?

其实NASA早就应用AI做到了很多事。

关于地理、宇宙这方面的任务来说,究竟适不合适使用人工智能技术呢?

答案是当然的。第一,由于载人本钱过高、风险系数大,宇宙探究、星球探究这类任务都在无人化倾斜;第二,NASA所做的任务中有很大一部都是对传感器回传图片材料停止剖析,剖析图像当然是人工智能最擅长的任务;第三,另外就是航空、地理范畴是一个数字化、信息化水平相当高的范畴,合适发掘历史数据,训练各种协助迷信家任务的算法模型。

和以往相比, 应用机器人探究太阳系寻觅生命迹象的最大困难就在于,它们无法像人类一样无效地停止直观甚至发明性的决策。

人工智能方面的最新停顿无望延长这个差距——目前还没有方案差遣人类去探究火星的地下洞穴,或许在木卫二Europa的冰冷水域里寻觅热液喷口。有生之年,这些角色很能够会被更智能的探测器和潜艇所替代,即便与地球失联数周甚至数月,它们也能接受恶劣的环境并停止重要的迷信实验。

20世纪90年代中期,当Steve Chien接手美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的人工智能团队时,彼时的人工智能更像是存在于科幻小说中,没有人可以想到它会在NASA 2020年的火星义务中发扬重要的作用。 Chien不断有一个愿望,那就是让人工智能技术成为美国宇航局里不可或缺的一局部。但是,那时分的人工智能并没有取得足够的注重,用不那么复杂的算法运转在老旧的计算机上,技术基本无法胜任太空义务。

不过,Chien很耐烦。他的团队正在应用技术将太空义务自动化,并改良临时依赖于研讨人员艰辛察看的任务。例如,应用决策树的决策模型,JPL创立了天空图像分类和剖析工具(SKICAT),并应用它协助NASA在20世纪80年代初停止的第二次帕洛马山脉调查中发现的物体停止自动分类。只需SKICAT取得足够多的图像来停止训练,就可以对调查中不计其数个模糊、低分辨率的物体停止分类。

雷锋网 (大众号:雷锋网) 理解到,经过多年的渐进式改良,当NASA要求他们设计用于EO-1卫星自动化的软件时,Chien和他的团队取得了打破性的停顿。 NASA于2003年将JPL的自主迷信技术实验(ASE)软件使用到该卫星上,并在十多年的工夫里协助研讨了洪水、火山迸发和其他自然景象。 在3月份EO-1停用之前,ASE软件有时还会收到来自其他卫星或空中传感器收回的警报,并在空中上的人类认识到事情发作之前自动提示EO-1捕捉图像。

JPL在ASE和其他项目上的任务给了NASA决心,以为人工智能可以在“火星2020”的义务中发扬重要作用。Chien和他的团队正在开发一种新型的探测车,它比任何其他车辆都要先进得多,可以在星球坎坷不平的外表下行驶。在火星上寻觅生命迹象的时分,“火星2020”探测器在选择研讨和实验目的时拥有相当大的自在度。

最近,美国宇航局喷气推进实验室的技术小组主管、实验室义务规划和执行部门的初级研讨迷信家Chien在承受《迷信美国人》采访时谈到了太空游览对人工智能零碎的需求。随着人类探究的目光越来越远,对智能的需求越来越大,“终极”的人工智能太空义务将会是什么样子?

以下是雷锋网编辑整理内容

问:控制EO-1卫星的ASE软件是不是NASA在AI使用方面的里程碑?

这相对是人工智能的一个里程碑,不只仅是关于JPL和NASA,还包括整个AI生态圈。那是由于ASE的宏大成功加上它的短命。这个软件是相当不可思议的——它控制了航天器超越12年。在这段工夫里,它收回了大约300万条指令,停止了六万屡次观测,实践上到达了高于人类操作飞船的牢靠性。这样的一种成功实践上可以使太空资源变得民主化。我们就有一个网页,世界各地的机构可以在下面提交恳求,直接向航天器发送。

问:NASA情愿向人工智能交付多少义务?

人工智能在NASA面临的应战之一是,由于我们正在处置太空义务,因而需求破费少量的工夫和很长的工夫来思索。我们必需确保人工智能一直坚持良好的运转形态,即搜集迷信知识,维护太空船。但是这并不意味着你可以精确预测它将要做什么。有人想摆脱这种微观管理程度,希望人工智能成为迷信家的助手而不是机器,由于机器必需是微观管理的。有些人担忧取代优秀的迷信家,但这远远不够,我们不用为此担忧。

问:你如何预备用AI来理解未知的世界?

无监视学习对剖析未知状况十分重要。人类可以做的很大一局部是解释不熟习的数据。在NASA会有许多这样的成绩。你会看到一些数据,而这些数据的某些局部却不适宜。以Lewis和Clark探究东南地域为例,他们没有每10英尺画一张地图(这是目前大少数探测器所做的任务),但是Lewis和Clark的探险队描绘了山脉、河流和其他特征——将它们置于环境中。我们想要人工智能零碎做异样的事情。

为了开发这样一个零碎,我们让一个先生在一次越野飞行中用数码相机拍摄图像。然后,我们将不同的无监视学习办法使用于我们捕捉的数据。我们希望人工智能本人晓得有山、森林、河流,学习有云、白昼、夜晚等等。

问:人工智能在行将到来的“火星2020”遨游者义务中扮演什么角色?

这项义务使用到了三个方面的人工智能技术。 首先是“遨游者”的自动驾驶技术 ,这项技术可以追溯到“探路者”,也是MER(火星探测遨游者)方案的一局部。自主驾驶就像是一个拨号盘,你可以严厉控制它,通知“遨游者”去哪里,或许你可以让它们驾驶,在速度和平安性方面都有不同的权衡。

人工智能的第二个范畴包括将协助遨游者停止迷信研讨的零碎。 定位才能将会好得多,而且会有更多的仪器 - 不只仅是遨游者的SuperCam - 它将提供成像,化学成分剖析和矿物学。SuperCam是晚期火星探测器上特有的ChemCam的一种演化,可以经过激光停止扫描并研讨发生的气体来理解岩石的化学成分。先前的火星探测器、火星迷信实验室和如今的M2020,曾经越来越有才能选择目的,并依据迷信规范(如目的外形、质地或纹理)停止后续图像研讨,这种才能被称为自主探究搜集添加迷信(AEGIS)零碎,使得“遨游者”可以在更短的工夫内停止更多的迷信研讨。

第三,“火星2020”遨游者也将拥有更复杂的调度零碎, 使他们更具生机。假如任务提早或落后,探测车将自动调整行程,从而进步消费率。

问:AI如何协助“遨游者”探究火星的洞穴?

当我们探究火星的外表时,迷信家们想调查火星上的熔岩洞穴。由于深化到山洞外部就相似于一场“接力赛”,这样的义务也许只能继续几天,由于“遨游者”完全依托电池供电,洞穴勘探将需求少量的人工智能。人工智能必需在无限的工夫内尽能够无效地协调、绘制和探究尽能够多的洞穴。我们不断在研讨的办法之一就是 静态区域分配 ,它能够是以这种方式开端的: 有四个探测器,想要在火星上的一个洞穴里走100英尺。第一个遨游车的地图为0至25英尺,第二个为25至50英尺,依此类推。 它们将逐渐地绘制洞穴地图。这是经典的分治法。

它们也应用彼此将数据从洞穴中传递出去。将“遨游者”送入洞穴意味着它们无法持续与外界交流。所以它们开端做我们所谓的“sneaker netting” ——第一个“遨游者”进入洞穴,直到它分开通讯范围、完成察看,然后前往射程内发送数据。第二辆车进入山洞深处,但只需求前往到第一辆火星车的范围之内,为了掩盖100英尺,每一个探测器都在洞穴中逐步深化。探测器不会从洞穴中出来,但它们搜集的数据是可以出来的。这将是一个为期3天或4天的义务,由于电池只能撑这么长工夫。

问:在太空探究中人工智能的终极考验是什么?

人工智能在太空中的最终考验是“ 工夫 ”。例如,Europa潜水器不得不单独存活数年,能够每30天赋能与地球接触一次。当你想要等到冰盖消融的税后再将潜水器下降在地球的外表,这需求一年的工夫。此外,探测器想要在赤道到两极间寻觅热液喷口,就像山洞里的“遨游者”一样,为了和外界沟通,它必需走出去再回来。在这种状况下,“遨游者”能够会在六个月或一年的工夫内单独生活。 为了模仿这一点,我们设计了一个由AI控制的潜水器来研讨冰层下的热液喷口。 迷信家们想要在南极冰架下研讨气候变化的影响——这些义务需求相似的技术。

即使如此,与星际义务相比,这也算不了什么,由于宇宙飞船将完全自主地运转,往复于Proxima Centauri(最近的星系)的通讯之旅能够长达9年。假如你去Trappist-1(一颗外表温度极低的红矮星),这个星系里是至今最有能够在太阳系以外存在生命的星球,间隔我们大约有40光年。由于通讯的延迟,飞船更多地要靠本人,所以执行这样的义务时,你就需求一个足够弱小的AI。

NASA 喷气推进实验室 Chien : 人工智能在太空探索中的终极考验是什么?