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早在現(xiàn)代計算機真正誕生之前，無數(shù)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太空漫游》到《星際迷航》中的強大計算機，到《星球大戰(zhàn)》中的C3PO與R2D2，再到《銀河漫游指南》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(jīng)在如今的現(xiàn)實世界中有所呈現(xiàn)。今天，我們就著重聊聊其中的一種組合：利用人工智能推動太空活動商業(yè)化。

AI技術協(xié)助制造衛(wèi)星與航天器

衛(wèi)星與航天器屬于復雜且極其昂貴的設備。在航天器的制造過程中，總會涉及各類重復且極為復雜的任務，因此必須以極為嚴苛的精度加以執(zhí)行、始終保持在無塵環(huán)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(tǒng)與機器人技術已經(jīng)被廣泛應用于設備制造過程，將人類徹底從某些工作中解放出來，保證他們能夠?qū)Ｗ⒂谔幚碛嬎銠C無法組裝的特定零部件。

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

AI增強型圖像

衛(wèi)星每一分鐘都會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)星實時捕捉，用以收集全面的氣候與環(huán)境變化數(shù)據(jù)。如果沒有AI技術的支持，圖像捕捉工作將變得極為困難。可以想見，如果由人類對如此龐大的圖像集進行解釋、理解與分析，該是多么痛苦的體驗。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(jié)奏將導致衛(wèi)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識別功能為圖像分析帶來強大助力。這類方案能夠快速瀏覽航天器拍攝的數(shù)百萬張圖像，對圖像內(nèi)容進行分析，并即時發(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。使用AI捕捉地球圖像，我們也不必在衛(wèi)星與地球間進行大量通信以確定是否還需要補拍新照片。以此為基礎，AI技術將節(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、確定災難發(fā)生的過程等等。AI技術在介入，讓衛(wèi)星能夠更快針對自然災害做出反應。借助機載AI，衛(wèi)星可以確定自然災害的位置并導航至對應區(qū)域，進而自動執(zhí)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(jié)奏。

AI系統(tǒng)甚至可用于分析探測器在抵達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會將有可能存在生命的星球發(fā)送給人類以供進一步核查。

監(jiān)控衛(wèi)星的健康狀況

衛(wèi)星是一種運作原理極為復雜的設備。從內(nèi)部故障到與其他衛(wèi)星發(fā)生碰撞，種種問題隨時可能出現(xiàn)。為了幫助保持衛(wèi)星正常運行，AI技術被用于監(jiān)控衛(wèi)星的健康狀況。AI能夠持續(xù)監(jiān)控傳感器與設備自身、發(fā)布警報，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(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航功能。AI能夠查看其他衛(wèi)星、行星與太空碎片的運動模式，并在找出模式之后及時調(diào)整飛行器的前進路徑以避免發(fā)生碰撞。盡管這方面表現(xiàn)已經(jīng)相當出色，但也有部分AI專家對AI系統(tǒng)的潛在漏洞或故障感到擔憂。他們強調(diào)稱，在航天器上安裝AI導航功能，只會讓航天系統(tǒng)變得更加脆弱。不過，同時利用AI方案進行網(wǎng)絡安全與設備健康監(jiān)控有望抵消這種因復雜性提升帶來的健壯性下降。

除了讓航天器保持運轉(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)能夠準確設定將數(shù)據(jù)傳輸至地球或者其他衛(wèi)星所需要的功率與頻率。利用機載AI，衛(wèi)星將不斷執(zhí)行此項操作，確保衛(wèi)星在保持運行軌道的同時持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)送信號。

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(zhuǎn)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?nèi)绾卫肁I技術保障火星探測器、航天器以及其他全球設施正常運行的經(jīng)驗心得。

火星探測器上的AI主要用于實現(xiàn)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(zhì)上與無人駕駛汽車高度相似。二者的主要區(qū)別在于，探測器用不著考慮其他車輛或行人的活動，但卻需要運行在更為復雜的地形之上。探測器移動時，計算機視覺系統(tǒng)會分析當前地形，并在遇到問題時由AI自主系統(tǒng)調(diào)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(yè)化進程正在不斷推進，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。與此同時，AI技術正努力讓太空商業(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。