人类想早点移民火星,AI能安排上吗?
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人类想早点移民火星,AI能安排上吗?


大概十年前吧,互联网上很多人自诩火星人,写着常人难以理解的火星文,生怕被人看懂。但是想移民火星做火星人,并不是这十几年的事。自人类在1969年首次登月后,移民火星这个事就成了全人类的月经,但凡在太空事业上取得一点进展,就会有人堂而皇之的问移民火星还有多远。
 
 
 
随着40多次火星探测任务的实施,火星已经成为太阳系中除地球外, 人类了解最为透彻的行星。但即使这样,移民火星依然遥遥无期,一大重要原因是恶劣的环境使人无法生存,主要有三大障碍:无氧的大气、严寒的温度和干旱的地表,任何一点都很难攻克。
 
 
 
随着人工智能技术的发展,它也越来越多得渗透到了航天领域,比如前不久上天的航天机器人西蒙,日本送入国际空间站上的第一个机器人Kirobo等。那么在移民火星这个事上,人工智能可以做点什么呢?
 
 
 
打前哨:兵马未到,探测先行
 
 
 
7月25日,Science 上发表的一项研究称,意大利多家机构组成的团队对火星快车号探测器的雷达数据进行分析后,发现在火星南极冰盖下方1.5公里处,存在着一个直径约20公里的稳定的液态湖,这一消息一出,人们纷纷欢呼雀跃,似乎已经一脚迈进了火星。
 
 
 
1.    机器视觉与机器学习虽好,但与效率没太多关系
 
 
 
基于火星复杂的环境,在移民火星之前,探测是非常重要的一步,而我们对火星的认知也绝大多数来自于探测仪发回地球的数据,火星探测的重要性不言而喻。
 
 
 
美国航天局(NASA)的火星探测器计划一直在紧锣密鼓进行,早在2016年,好奇号开始使用一种名为“科学知识收集自主探索”的软件,将计算机视觉与机器学习结合起来,根据科学家确定的标准,选择岩石和土壤样本进行研究。火星车可以用它的化学摄像机的激光对目标进行射击,分析燃烧的气体,将图像和数据打包,然后发送回地球的指挥中心。
 
 
 
虽然已经在一定程度上积极运用了人工智能技术,但是这些火星车行动非常缓慢。在火星超过2000天的时间里,漫游者好奇号仅仅行驶了约11.5英里,差不多18.5千米,效率并不算高。
 
 
 
2.    无人机探测飞得更快,探索区域更广
 
 
 
无人机探测无疑是一种高风险、高回报的项目。虽然火星稀薄大气层可使巨大旋翼叶片旋转速度更快,但它仅能携带几公斤重的物体飞行。因为火星大气密度只有地球大气的1%,为了使火星无人机能够在低密度大气环境中飞行,无人机重量要尽可能轻,尽可能结实和牢固,同时需要配备强大的动力。所有的通讯设备、相机、发动机以及电力系统结合在一起,使它能够自主飞行,拍摄火星地形,安全着陆,避开岩石障碍,从而成功地传输空中数据信息。
 
 
 
NASA将在 2020 年发射“火星 2020”探测器,并在这个探测器上搭载一架无人机。但在此之前,他已经批准探索性资助的一种全新的探测器:由AI控制的一群机器人蜜蜂Marsbees。Marsbees 是一种微型的无人机,结构和大黄蜂类似,但有更大的翅膀,通过机器震动翼飞行,这样的设计能让这些机器人生物能够飞入火星的大气层,探测并获取有关数据。
 
 
 
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值得一提的是,火星探测不仅仅只是在火星表面实现数据采集和打包发送,它需要突破深空超远距离测控通信、火星制动捕获、在轨长期自主管理、稀薄大气减速与安全着陆等关键技术,而这些关键技术也常常需要人工智能的辅助,比如在软着陆火星时,可以拍摄多张照片,通过分析这些照片,使着陆器自主选择一个能让自己的“四条腿”安全着陆的平面。
 
 
 
定居前:适应不成,“智”能改造
 
 
 
地球上的人和其他生物都是依赖于24小时的生物节律而生活和工作的,但到目前为止,太空中还没有一个星球的自转和公转完全与地球相似或相同。虽然火星自转一周的24.6小时与地球自转一周的23小时56分4.09秒相近,但火星绕太阳的公转是1.88年(687日),与地球上一年相差太远。因此,人类若想要在火星中生存下来,就需要从演化上彻底改变自己的生命时钟。
 
 
 
而演化改变生命时钟有多难呢?是否会像地球人一样,也需要百万年、千万年,甚至上亿年呢,谁也没办法回答。同时,由于火星中存在大量的二氧化碳,人类要么不呼吸要么呼吸二氧化碳,而我们人类压根就适应不了高浓度的二氧化碳,这样会引发一系列的不良反应甚至死亡。
 
 
 
适应这条路行不通,那么最终就只有一种办法,改造火星。
 
 
 
在改造火星初期,人类需要在火星上建起一个个巨大的密闭式火星基地。但仅仅依靠人是没办法完成这件事的,基于火星的恶劣环境,人们穿着厚重的宇航服工作,呼吸、行动、体力都是问题,所以必须依靠拥有强人工智能的机器人,明确分工、准确高效地协作完成从原料制造到设备搬运、基地建设,再到基地密闭舱环境调控等一系列复杂任务。
 
 
 
德国宇航中心DLR研发团队,花了十年时间优化人型机器人Justin的物理性能,目的是让它解决火星上人类住房问题。物体识别软件和计算机视觉能力让Justin探测分析周边的环境,完成维护清洁检查仪器,搬运物体等任务,同时他还可以使用工具,拍照并上传,精准抓住飞行中的物体和躲避障碍物。在几个月前的一次测试中,在国际空间站上的宇航员用平板远程指导下,Justin几分钟就修好了Munich实验室里失灵的太阳能板。
 
 
 
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实际上,不管是科幻电影还是小说,在太空人类与机器合作简直是标配,在移民火星这个事上,毫不意外也会如此。
 
 
 
未来:从弱人工智能到强人工智能
 
 
 
依据两种不同的目标或理念,工业界的人工智能主要有两条路线,一条是弱人工智能,以概率论、统计学、贝叶斯定律等为基础,基于大数据、云计算这套体系人类过去的生产过程、生活过程形成的数据积累通过机器学习完成指定任务。另一条则是强人工智能,主要是对脑科学、神经科学的研究,目的是希望研制出达到甚至超越人类智慧水平的人造物,具有心智和意识、能根据自己的意图开展行动。
 
 
 
现阶段弱人工智能越来越强,强人工智能却越来越弱。因此人类对深空的探测活动中,基本上还处在基于计算机视觉、自然语言处理、机器学习、语音识别等弱人工智能阶段。
 
 
 
但是火星探测器与地面最远通信距离约4亿公里,是地月距离的900多倍,“对话”延时长达40多分钟,需要克服信号衰减、传输延时和外界干扰等因素。由于距离太远,大多数情况下探测器需要依靠自主控制,独立完成帆板展开、对日定向、制动捕获、两器分离、故障诊断等功能。
 
 
 
因此在未来,发挥实质作用的将是一批强人工智能高智能机器人,可以自主独立做出分析判断,比如前面提到的Justin便在某种程度上向着强人工智能发展。一般的机器人,需要预先嵌入程序,并且它们的每个行为都需要有明确的指令。但Justin不一样,它可以自行解决很复杂的任务,即使程序里没有涉及到这些任务,某种程度上它具有一定的独立思考能力。
 
 
 
不仅仅在国外,发展强人工智能也是我国的航天领域未来的发展方向。我国首次火星探测任务于2016年批准立项,预计将在2020年左右,由长征五号运载火箭发射火星探测器,直接送入地火转移轨道。而在此次的“出征火星”的计划当中,强人工智能将发挥主力军作用。
 
 
 
结论
 
 
 
我们可以看到,最近关于航天的消息层出不穷,比如蓝色起源已经跃跃欲试打算将人送入太空,马斯克的运载火箭的成本越来越低了等等,这无疑都是未来移民火星的好消息。

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