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首个上太空的 AI 机器人:谁把“哈尔”和“莫斯”带进现实?

本文首发于航通社,原创文章未经授权禁止转载。航通社 微信:lifeissohappy 微博:@航通社

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《2001:太空漫游》问世已经半个世纪,其中可爱又可怕的机器人“HAL9000”构成了人类对人工智能最初的幻想。2008 年,皮克斯动画《机器人总动员》当中,人类船长大战自动驾驶 AI“奥托”的情景也成为一代经典。而今年初大热的《流浪地球》,其中也有吴京扮演的飞行员与 AI “莫斯”的对手戏。

存活在艺术作品中的星际 AI,似乎都有点代替人类的智慧,来自作主张的意思,它们的反复出现也昭示着 AI 真正被引入太空探索的日子越来越近。

今天,我们真的看到了一款 AI 被带入太空,难道电影里的镜头就这么变成现实了?

2019 世界人工智能大会 (WAIC) 于 8 月 29 至 31 日在上海举行,诸多参会企业都带来了“压箱底”的绝活。而 IBM 展示的首位宇航员交互式移动伙伴 Project CIMON (Crew Interactive MObile CompanioN),就是第一款可以在太空自主自由飞行的机器人,也是第一个在太空中与人互动的人工智能设备。

Project CIMON 是被德国航空太空中心(DLR)授予的科研项目,由空中客车公司(Airbus)和 IBM 共同开发。它于 2018 年 6 月发射到了国际空间站,并在同年 11 月进行了第一次太空互动,成为太空人机交互的首例技术示范。

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8 月 29 日,Project CIMON 项目团队成员,IBM 商业心理学家、人工智能顾问 Sophie Richter-Mendau 在 WAIC 现场接受了媒体群访,讲述了这个项目背后的故事。

一种为宇航员节约时间,提高效率的新工具

根据 Sophie Richter-Mendau 介绍,Project CIMON 开发的背景其实非常好理解。

不管是民航飞行员还是宇航员,都必须伴随着一本厚厚的《飞行手册》上天,其中规定的一些操作流程是他们必须遵守和时刻查阅的。随着科技进步,原本纸质的手册,逐渐改为笔记本电脑,又改为平板电脑。不过无论如何,总还是需要宇航员手动操作。

在空间狭窄的国际空间站内部,宇航员做研究和实验需要很专注,工作安排得很紧凑也很复杂,有些要经过上百个步骤。宇航员通常两只手都在操作,要想查阅手册,只能暂时停下工作,飞到通常固定在舱壁上的笔记本电脑那里查询。

Project CIMON 是一个可以飞来飞去、随时跟随在宇航员身边的机器人。宇航员只需要用自然语言询问 Project CIMON 下一步是什么,需要什么样的仪器,等等。做完实验,也可以让 Project CIMON 记录宇航员所做的一切,拍一些照片、音频或视频。所以,Project CIMON 可以提供宇航员需要的各种帮助,为宇航员节约宝贵的时间,提高实验效率。

一个为太空任务优化的智能助手

Project CIMON 是一个比篮球稍大一点的机器人,直径 32 厘米,重量在 5 公斤左右,可以在零重力环境下自主飞行。只要跟它说:“到这边来”,它就会转动内置的风扇,平缓地滑翔到宇航员面前,以进行面对面的互动。

最初空客对这个机器人起名叫“太空球 (Space ball)”,不过后来从动画片《太空突击队》(Captain Future)里面找到灵感。有一位教授“活脑”叫做“Wright CIMON”。这就是 Project CIMON 名字的由来。

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Project CIMON 的硬件设计是由空客完成,而 IBM 提供了人工智能技术。它使用了久负盛名的IBM Watson人工智能,来让机器模仿人类的行为。例如,用语音转文字服务听取宇航员的指令;用IBM Watson Assistant判断用户的意图和应答;用文字转语音服务输出结果;用面部识别技术判断是哪位宇航员,并结合对方表情做出人性化、情绪化的回复。

Project CIMON 本质是一个增强版的智能助手,不过相比 Siri、Alexa、Cortana 等泛用型助手,Project CIMON 针对航空领域进行了多重优化和特殊训练。主要有两方面:

  • 一是必须增加高噪音环境下的识别准确度,空间站的噪音来自实验舱设备和空气净化系统等;

  • 二是必须适配航天专用术语和表达方法,例如宇航员有时用“Affirm”表示“确认”,助手要避免错听成“A firm”(一家公司)。

Project CIMON 所有的 AI 服务不是在本机运行,而是先把指令通过卫星传送到位于德国的 IBM 云数据中心,单程耗时约 450 毫秒;而在地球上的指令处理时间大概需要 1 秒钟。所以在太空中跟 Project CIMON 对话时,会有两秒钟的延时。

一个不断进化的太空伴侣

本身是商业心理学家的Sophie Richter-Mendau 为了让 Project CIMON 胜任太空的工作,还花了不少心思设计它的性格。

例如,对它说“我想念地球了”,它会用平缓的声音给予安慰;在情绪高涨的实验途中询问,它也会用比较高的音调鼓励你。此外,它也能点头和摇头,强化它表述的内容。

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Sophie 认为,AI 开发方面主要的难点在于,这是一个目标客户群体较小的项目,没有那么多的宇航员可供测试,所以需要在小数据集的前提下开发。同时在地面的实验室,也可以采集模拟数据进行分析。

IBM 方面通过衡量已启动、已完成或已关闭的任务数量,判断 Project CIMON 能否协助宇航员来完成实验任务;也会通过与宇航员的访谈和问卷调查,来了解他们的体验和感受。至于 2 秒钟时延的问题,如果要考虑将部分算力转移到端或者边缘,之前也要进行充分的评估。

IBM 也在对 Project CIMON 进行持续的开发,用于新的应用场景。首先是帮宇航员找丢失的小东西,也就是“目标检测”;更大的愿景是,让 Project CIMON 参与探月,火星探测等外太空探索任务。未来非常有可能实现的另一功能,是利用视觉识别进行判断,主动开启谈话。

Sophie表示,IBM 希望 Project CIMON 不仅能胜任辅助科学实验、设备维护等工作,更可以为宇航员客观决策提供帮助,并成为他们心理上的好伴侣。

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