人工智能技術(shù)在太空中有很多應(yīng)用，例如偵察衛(wèi)星在過境期間會(huì)拍攝許多圖片，大部分非敏感區(qū)域的圖片被認(rèn)為是“無效圖片”而過濾掉，事實(shí)上，這些區(qū)域也可能存在有效圖片;人工智能算法可以幫助人類識(shí)別圖片并優(yōu)化敏感區(qū)域的劃分。人工智能還可以協(xié)助大型星座進(jìn)行自主導(dǎo)航和避碰，形成“集體意識(shí)”。國(guó)外這方面的研究很多，NASA和ESA走在前列。

一、美國(guó)NASA

NASA將人工智能用于許多應(yīng)用，并成立了人工智能小組，開展支持科學(xué)分析、航天器操作、任務(wù)分析、深空網(wǎng)絡(luò)操作和太空運(yùn)輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究。

(1)優(yōu)化無線電頻譜。NASA研究了如何利用認(rèn)知無線電提高衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的效率和可靠性，認(rèn)知無線電可以找出通信頻段中的“白噪聲”區(qū)域并使用它們來傳輸數(shù)據(jù);這最大限度地利用了有限的可用電信頻段并最大限度地減少了延遲時(shí)間。

(2)篩選系外行星。NASA還與谷歌合作訓(xùn)練其廣泛的人工智能算法，以有效地篩選來自開普勒系外行星任務(wù)的數(shù)據(jù)，尋找來自穿過其母星前方的系外行星的信號(hào)。這些成功的合作很快導(dǎo)致了人類科學(xué)家之前錯(cuò)過的兩顆新的系外行星的發(fā)現(xiàn)。

(3)支持深空探索。對(duì)于深空探索，NASA考慮設(shè)計(jì)更多自主航天器和著陸器，以便它們可以在現(xiàn)場(chǎng)做出決定，消除通信中繼時(shí)間造成的延遲。他還應(yīng)用人工智能技術(shù)來校準(zhǔn)太陽(yáng)圖像，改進(jìn)科學(xué)家用于太陽(yáng)能研究的數(shù)據(jù)。

二、歐盟(ESA、DLR)

(一)ESA

2022年，歐空局發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目(ESA Discovery)資助了12個(gè)項(xiàng)目，這些項(xiàng)目探索是否可以應(yīng)用人工智能和先進(jìn)計(jì)算的最新發(fā)展，使衛(wèi)星更具反應(yīng)性、敏捷性和自主性。其中一些項(xiàng)目研究了配備人工智能的航天器如何更好地運(yùn)作。

(1)自助導(dǎo)航。自主導(dǎo)航是人工智能的一個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用，它將幫助人類在地球和其他行星上導(dǎo)航。Discovery的一項(xiàng)研究探討了如何使用人工智能幫助航天器在未知環(huán)境中獨(dú)立導(dǎo)航。ESA的先進(jìn)概念團(tuán)隊(duì)(ACT) 還研究了機(jī)器學(xué)習(xí)在制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制領(lǐng)域的應(yīng)用。特別是，他們研究了使用大群小型機(jī)器人在網(wǎng)絡(luò)中共享信息：如果一個(gè)機(jī)器人從經(jīng)驗(yàn)中了解到某種操作是有益的，那么整個(gè)機(jī)器人群都會(huì)學(xué)習(xí)到這一點(diǎn)，這稱為蜂群學(xué)習(xí)。

歐空局的Hera行星防御任務(wù)將利用人工智能引導(dǎo)衛(wèi)星穿過太空飛向小行星，采用與自動(dòng)駕駛汽車類似的方法。雖然大多數(shù)深空任務(wù)都有一個(gè)返回地球的明確驅(qū)動(dòng)程序，但Hera將融合來自不同傳感器的數(shù)據(jù)，建立其周圍環(huán)境的模型，并在船上自主做出決策。

(2)管理星座。一些認(rèn)知計(jì)算項(xiàng)目專注于衛(wèi)星星座。我們?cè)诂F(xiàn)代世界中看到越來越多的衛(wèi)星星座，它們操作起來很復(fù)雜，并且需要定期進(jìn)行避免碰撞的操作。Discovery早在2000年就開始研究自動(dòng)化星座，例如實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航、遙測(cè)分析和軟件升級(jí)。最近的一項(xiàng)研究進(jìn)一步發(fā)展了這一想法，重點(diǎn)關(guān)注復(fù)雜星座的自主管理，以減少地面操作員的工作量。Discovery的其它研究調(diào)查了一群微型衛(wèi)星如何形成集體意識(shí)，并研究了人工智能如何用于先進(jìn)的任務(wù)操作和技術(shù)，以及創(chuàng)新的安全概念、機(jī)制和架構(gòu)。

(3)數(shù)字孿生地球。地球觀測(cè)是人工智能已經(jīng)得到更廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域之一。歐空局目前正在致力于地球數(shù)字孿生，這是一個(gè)不斷輸入地球觀測(cè)數(shù)據(jù)和人工智能的復(fù)制品，以幫助可視化和預(yù)測(cè)地球上的自然和人類活動(dòng)。此外，2020年9月發(fā)射的FSSCat衛(wèi)星，是歐洲第一個(gè)以?-sat-1人工智能芯片形式搭載人工智能的地球觀測(cè)衛(wèi)星，通過過濾已有的機(jī)載數(shù)據(jù)，?-sat-1正在提高將大量數(shù)據(jù)發(fā)送回地球的效率。

(二)DLR

人工智能還為國(guó)際空間站(ISS)上的宇航員提供幫助，德國(guó)航空航天中心(DLR)多年來一直致力于開發(fā)太空和地球應(yīng)用的人工智能方法，并于2021年成立了人工智能安全研究所。2018年，DLR推出了人工智能助手——CIMON(船員互動(dòng)移動(dòng)伴侶)，以支持宇航員在國(guó)際空間站上執(zhí)行日常任務(wù)。完全語(yǔ)音控制的CIMON能夠看、說、聽和理解語(yǔ)義。

三、大學(xué)與企業(yè)

丹麥技術(shù)大學(xué)(DTU)和丹麥公司Space Inventor正在與丹麥的法國(guó)國(guó)防和技術(shù)公司泰雷茲合作開發(fā)新技術(shù)，旨在監(jiān)測(cè)、識(shí)別太空和地球上的軍事威脅。泰雷茲表示，人工智能(AI)驅(qū)動(dòng)的技術(shù)將被設(shè)計(jì)用于處理來自衛(wèi)星和陸基傳感器的大量數(shù)據(jù)流，從而為利用太空數(shù)據(jù)和情報(bào)用于軍事目的奠定基礎(chǔ)。該項(xiàng)目名為INTEGRAL，是歐盟SSAEW SC2(太空態(tài)勢(shì)感知--太空指揮與控制)的一部分，并得到歐洲國(guó)防基金的資金支持。

審核編輯：黃飛