AI将如何推進太空探索的商業化程序？

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早在現代計算機真正誕生之前，無數科幻文學作品就開始在外太空背景之下，給我們帶來一個又一個關于人工智能乃至智能機器人的精彩故事。從《2001太空漫遊》到《星際迷航》中的強大計算機，到《星球大戰》中的C3PO與R2D2，再到《銀河漫遊指南》中的超級主腦，人工智能與太空似乎成為浪漫主義科學幻想中的雙姝——缺一而不可。雖然故事都是虛構的，但其中不少想象已經在如今的現實世界中有所呈現。今天，我們就着重聊聊其中的一種組合：利用人工智能推動太空活動商業化。

AI技術協助制造衛星與航天器

衛星與航天器屬于複雜且極其昂貴的裝置。在航天器的制造過程中，總會涉及各類重複且極為複雜的任務，是以必須以極為嚴苛的精度加以執行、始終保持在無塵環境之下，對任何形式的污染更是幾乎零容忍。目前，基于AI技術的系統與機器人技術已經被廣泛應用于裝置制造過程，将人類徹底從某些工作中解放出來，保證他們能夠專注于處理計算機無法組裝的特定零部件。

在組裝衛星時，AI技術不僅能夠在實體層面加快操作速度，同時也能夠分析流程本身、思考是否能夠對其做出改進。另外，AI技術還能夠回顧已經完成的工作，確定一切操作都嚴格符合預期。最後，在制造流程中引入協作機器人（即「cobots」）則有助于減少人類活動給無塵環境造成的影響。

AI增強型圖像

衛星每一分鐘都會生成成千上萬張圖像，這意味着它們每天需要處理約150 TB資料。地球上的幾乎每一寸表面都将被衛星實時捕捉，用以收集全面的氣候與環境變化資料。如果沒有AI技術的支援，圖像捕捉工作将變得極為困難。可以想見，如果由人類對如此龐大的圖像集進行解釋、了解與分析，該是多麼痛苦的體驗。更可怕的是，分析過程還需要更多補充及參考，人類緩慢的處理節奏将導緻衛星必須一遍又一遍回到同一位置補拍才能完善分析過程。

在這方面，深度學習與AI識别功能為圖像分析帶來強大助力。這類方案能夠快速浏覽航天器拍攝的數百萬張圖像，對圖像内容進行分析，并即時發現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資料的理想分析選項。使用AI捕捉地球圖像，我們也不必在衛星與地球間進行大量通信以确定是否還需要補拍新照片。以此為基礎，AI技術将節約下大量傳輸與處理能力、提升衛星電池的續航并加快圖像收集流程。

目前，人們也在使用衛星通過太空分析自然災害。衛星拍攝的詳盡圖像能夠幫助地面人員了解受害區域、确定災難發生的過程等等。AI技術在介入，讓衛星能夠更快針對自然災害做出反應。借助機載AI，衛星可以确定自然災害的位置并導航至對應區域，進而自動執行圖像收集流程，完全不必等待人類那緩慢（相較于計算機）的處理節奏。

AI系統甚至可用于分析探測器在抵達深空之後收集到的資料，快速了解這裡的環境是否有可能孕育生命。AI會觀察地外星球的環境模式，確定其上是否有可能存在某種形式的生命體。篩選之後，AI會将有可能存在生命的星球發送給人類以供進一步核查。

監控衛星的健康狀況

衛星是一種運作原理極為複雜的裝置。從内部故障到與其他衛星發生碰撞，種種問題随時可能出現。為了幫助保持衛星正常運作，AI技術被用于監控衛星的健康狀況。AI能夠持續監控傳感器與裝置自身、釋出警報，并在某些情況下采取糾正措施。例如，SpaceX公司就在利用AI技術防止其衛星與太空中的其他物體相撞。

AI還被用于控制衛星及其他航天器的導航功能。AI能夠檢視其他衛星、行星與太空碎片的運動模式，并在找出模式之後及時調整飛行器的前進路徑以避免發生碰撞。盡管這方面表現已經相當出色，但也有部分AI專家對AI系統的潛在漏洞或故障感到擔憂。他們強調稱，在航天器上安裝AI導航功能，隻會讓航天系統變得更加脆弱。不過，同時利用AI方案進行網絡安全與裝置健康監控有望抵消這種因複雜性提升帶來的健壯性下降。

除了讓航天器保持運轉之外，地球與太空之間的通信同樣帶來不少挑戰。根據大氣狀況、其他信号與環境因素的幹擾，衛星有可能需要克服種種通信障礙。現在，人們開始利用AI技術控制衛星通信以解決傳輸過程中的各類問題。這些具備AI功能的系統能夠準确設定将資料傳輸至地球或者其他衛星所需要的功率與頻率。利用機載AI，衛星将不斷執行此項操作，確定衛星在保持運作軌道的同時持續穩定地發送信号。

位于其他星球甚至深空中的航天器也在使用AI，其中當然包括目前正在火星上運轉的火星探測器。在最近的AI Today播客中，美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）負責人Tom Soderstrom就分享了他們如何利用AI技術保障火星探測器、航天器以及其他全球設施正常運作的經驗心得。

火星探測器上的AI主要用于實作裝置導航。計算機每分鐘會對探測器的前進路線進行多次更改。火星探測器所使用的AI技術，在本質上與無人駕駛汽車高度相似。二者的主要差別在于，探測器用不着考慮其他車輛或行人的活動，但卻需要運作在更為複雜的地形之上。探測器移動時，計算機視覺系統會分析目前地形，并在遇到問題時由AI自主系統調整前進路線，幫助其及時避開障礙物。

AI與太空：互相成就

過去幾年以來，太空探索商業化程序正在不斷推進，甚至有幾家公司開始嘗試推出商業性質的太空旅行服務。與此同時，AI技術正努力讓太空商業化成為可能，并讓太空成為安全的作業環境。相信在AI與太空的協同配合之下，人類将邁出更輕快的步伐、探索地球搖籃之外的廣闊天地。

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原文釋出時間：2020-04-08

本文作者：Forbes

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