為太空探索機器人安上有思維的大腦

美國科學家正在研製一款名為“TextureCam”的智能照相機,不僅能夠給外星球上的岩石拍照,同時還能對照片進行分析並根據分析結果決定下一步的行動。在未來的太空探索機器人身上,美國宇航局有望安裝TextureCam,使其扮演大腦的角色,讓機器人具備自行作出決定的能力。

  宇航局的“好奇”號火星車雖然得出了一系列引人注目的發現,但這輛火星車在設計上並沒有達到科學家完全滿意的程度。它是一輛沒有“大腦”的火星車。在每個火星日的開始,宇航局需要向“好奇”號傳輸工作議程方面的信息。由於與火星相距遙遠,導致雙方之間的通訊出現長時間延遲。即使以光速傳輸,從地球發出的指令也需要大約20分鐘才能抵達火星表面。來回就是40分鐘,讓對“好奇”號進行實時操控成為一種不可能。地球與木衛二“歐羅巴”之間的通迅延遲時間更長,達到90分鐘。天體生物學家懷疑木衛二上有生命存在。

火星車

  美國科學家正在研製一種“智能”照相機,不僅能夠給外星球上的岩石拍照,同時還能對照片進行分析並根據分析結果決定下一步的行動。這種智能照相機名為“TextureCam”,有望改變這種現狀。TextureCam裝有兩個鏡頭,能夠拍攝3D照片。此外,它還裝有一個特殊的處理器,獨立於機器人的主電腦,負責分析照片。通過分析照片中呈現的紋理,處理器能夠辨認出沙子、岩石和天空。隨後,處理器根據照片中岩石的尺寸和距離判斷岩層是否具有科學研究價值。

  如果發現一塊有趣的岩石,TextureCam便會將岩石的高分辨率照片傳回地球,或者向主處理器發送指令,命令機器人移動到岩石位置,而後採集樣本。TextureCam項目研究員、加利福尼亞州噴氣推進實驗室的地質學家基利-瓦格斯塔夫表示:“我們當前的太空探索採取的是微管理方式。雖然這種方式對於火星車來說足夠了,但對於距離地球更遠的星球,這種方式便存在局限性。如果你希望實施更雄心勃勃的探索計劃,探索木衛二‘歐羅巴’、小行星和彗星,你就需要讓機器人具備更大的自治能力。”

  最近,研究人員為“好奇”號增加了自治導航能力。“好奇”號的科學研究目標仍需根據它向地球傳回的照片決定。火星-地球之間的通迅消耗大量能量,每秒傳輸的數據在0.012兆位左右,只有3G手機網絡的1/250左右。火星軌道器能夠幫助加速數據傳輸,但這種幫助只有在衛星進入適當位置後才能成為現實,每天可用時間只有幾分鐘。“好奇”號的通迅能力受限,限制了向地球傳輸的火星照片數量。瓦格斯塔夫表示:“如果這輛火星車能夠自行決定哪些研究對像在科學上具有重要意義,便會給這些對像拍攝更多照片,而後將照片傳給地球。這種能力還可以與它的其他能力結合在一起,得出出乎意料的新發現。”

好奇號火星車

  TextureCam還處在初級階段。瓦格斯塔夫和同時訓練TextureCam分析此前的火星車任務拍攝的火星照片。TextureCam接受的訓練與智能手機和電腦的面部解鎖類似。展示給TextureCam的有趣岩石的樣本更多,辨別讓岩石具有重要科學研究價值的共同特徵的能力就越強。最近,TextureCam成功在加利福尼亞州南部的莫哈韋沙漠的多巖地帶成功接受測試。莫哈韋沙漠與火星地表類似,是一個合適的測試地點。




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