互联网资讯 / 人工智能 · 2023年11月30日 0

人工智能在火星探测器中的应用

在2月18日成功降落火星后,美国宇航局(NASA)的”毅力号”火星探测器依靠多种人工智能系统获得了关键支持,这些系统旨在协助探测器开展为期两年的探索任务。

人工智能在登陆火星的“毅力号”火星探测器中的应用

“毅力号”成功完成了从地球到火星的2.93亿英里旅程,并于美国东部标准时间2月18日15:55安全降落在火星表面。此次成功着陆是在探测器快速下降后实现的,运载它的航天器在进入火星大气层时的速度从每小时12100英里降到零,而”毅力号”在进入大气层约7分钟后顺利降落。

美国宇航局的工程师和任务控制团队在长途航行后检查了”毅力号”的各个系统,以确保一切正常,然后开始了计划中的科学实验,旨在寻找数十亿年前火星微观生命的痕迹。

工程师RayMond FRancis表示,”毅力号”所使用的人工智能功能相比于前四个火星探测器有了显著增加,包括2012年8月6日抵达火星并至今仍在工作的”好奇号”。

FRancis指出,”毅力号”的人工智能系统在执行火星科学实验室任务时得到了升级,其中一些功能源于对”好奇号”的改进。

人工智能在着陆过程中的作用不可或缺。FRancis提到,”毅力号”搭载的主要人工智能系统增强了着陆措施,使其成功降落在28英里宽的JezeRo陨石坑附近。由于地形复杂,包含河流三角洲、悬崖、沙丘和巨石,着陆过程面临诸多风险。

他解释说,地形相对导航(TRN)系统在此发挥了重要作用。该系统配备一个摄像头,可以在降落时拍摄图像,与预存的地形图进行匹配,以确认着陆位置,并计算当前图像与着陆点的关系。

FRancis强调,这些自主功能对探测器的安全着陆至关重要。由于地球与火星之间的距离,航天器在5到40分钟内才能接收来自地球的命令,因此必须依靠地形相对导航系统来确保安全着陆。

他说:”如果探测器检测到可能落在不安全的地方,它会自动调整方向,以确保安全着陆。” 这与1969年阿波罗11号任务中,尼尔·阿姆斯特朗通过人工控制将”老鹰”号降落在月球类似,彼时自动化系统未能确保安全着陆。

FRancis表示,”毅力号”的人工智能系统使其能够在杰泽罗陨石坑附近安全着陆,而”好奇号”则不具备这样的能力。

在科学仪器方面,人工智能也发挥了重要作用。通过自主探索收集增强型科学系统(AEGIS),”毅力号”的探测任务得到了进一步提升。AEGIS是一种智能瞄准软件,允许任务工程师远程控制探测器的SupeRCaM摄像头。而”好奇号”则使用较早版本的AEGIS和CheMCaM摄像头。

FRancis表示,”毅力号”将在着陆后不久开始使用AEGIS。该系统可以通过激光光谱仪发射高能激光,分析探测器七米范围内的岩石,帮助科学家了解火山岩石的成分及其形成过程。

通常情况下,科学家会选择他们感兴趣的岩石进行研究,但由于探测器移动和图像传输延迟,可能错过最佳选择。利用人工智能,探测器可以自主选择最合适的岩石,以节省宝贵的探索时间。

FRancis指出,”好奇号”探测器已经实现了人工智能自主导航,而”毅力号”的导航系统相比之下得到了显著改进。

他说:”我们需要更快、更远地在火星上行驶,因此采用了性能更高的计算机,以便更快速地处理数据。” 在”好奇号”上,自动导航需要确认障碍物和安全路径,而”毅力号”则能够更加迅速地完成这些任务。

他补充道,如今这些过程已经显著加快,”毅力号”的算法经过简化,整体功能得到了提升,能够在移动时拍摄和处理数据,从而实现更高效的自动导航。

FRancis表示,这些增强的人工智能功能及未来即将推出的新功能,将使未来的探测器更容易到达火星及更远的太空。

他指出,许多人已在国际空间站上看到自主性和智能技术的应用,然而,国际空间站的技术极为复杂,涉及多个系统和功能的同步运作。人工智能在协调这些复杂任务中发挥了重要作用。

他强调,随着探测器远航并不再依赖于地球指令,这将提高工作效率与成效。

FRancis提到,从地球向火星探测器发送指令的效率较低,尤其是当距离不断增加时,探测器必须具备自主决策能力,以应对突发事件。他认为,未来这将变得愈加重要。

他补充说,探索太阳系外的行星或在恶劣环境中完成太空任务将越来越依赖于人工智能的自主技术。

FRancis指出,部分挑战在于增强公众对自主系统的信任,以确保航天器能做出正确决策或选择合适的科学数据。AEGIS就是一个成功的例子,科学团队对此表示满意并频繁使用。

2月20日,HPE和Microsoft Azure公司将向国际空间站提供先进的人工智能、边缘计算和云计算工具。这些新技术是为美国宇航局未来的载人火星探测任务而进行的技术实验的一部分。

新设备包括HPE的第二代星载计算机2(SBC-2),标志着人工智能和边缘计算功能首次应用于国际空间站。

这些硬件和软件在2月20日中午12:36通过诺斯罗普·格鲁曼公司的NG-15飞船送往国际空间站,该飞船于美国弗吉尼亚州沃洛普斯岛发射。