面對霍金的擔憂，人工智慧會讓我們在火星實現定居嗎
智造觀點
除了在我們的日常生活和工作中，人工智慧開始不斷扮演重要的角色外，其他領域諸如科學研究甚至是太空探索，也都出現了AI的身影。比如去年英特爾曾舉辦了一場NASA前沿發展實驗室（FDL）分享會。作為NASA前沿發展實驗室的重要合作伙伴，英特爾為其當前的研究提供支援，協助探索通過人工智慧解決太空天氣、太空資源和地球防禦等領域的一系列挑戰。當然，人工智慧在太空探索領域的應用也並不僅限於此。可以說，AI的出現對太空探索來說，既是機遇也是挑戰。
文/未末末
來源/人工智慧觀察（ID：Aiobservation）
本週，英國物理學大師霍金的遺作《大問小答》（Brief Answers To The Big Questions）正式出版，在新書發表會上，他的家人公開了霍金生前的一段錄音，他警告稱，全世界的科學以及教育正受到威脅，且危急程度“比以往有過之而無不及”。另外，他還提到了對人類未來的憂慮，不是世界末日，而是人類創造的更聰明和更長壽的“超級人類”，這些新的“超人”種族或許會令剩下的未進化人類滅絕，造成嚴重的政治問題。
而在《大問小答》一書中，也記錄了霍金對人類前途、人工智慧以及外星人等重大問題的最後思考，提出了不少引人深思的觀點。而在這些觀點中，小智君（ID：Aiobservation）比較感興趣的一點是《星期日泰晤士報》刊登的一篇講述霍金對地球很可能在未來1000年內被核戰或環境災難摧毀的憂慮的章節。對這個問題，霍金指出，殖民外星也許是人類唯一的自救方法，“現在我們無處可逃，但長遠而言，人類不應將所有蛋放在同一個籃，或同一個星球。”
如果霍金的預言是對的，那我們現在要做的就是加緊對外太空的探索，找到適合人類居住的新環境。事實上，人類早已開始這樣做了，而且黑科技——人工智慧在太空探索中也蓄勢待發。或許在未來幾年內，當我們前往彗星、衛星和行星，並探索在小行星上採礦的可能性的時候，人工智慧會提供很大的幫助
AI探索太空，由來已久
事實上，很早以前人工智慧就已被應用於太空探索中，人工智慧在研究我們的星球、太陽系甚至是宇宙方面都發揮了重要作用。而隨著計算機系統和軟體的發展，人工智慧的潛在用途也在不斷增加。
地球觀察者1號（EO-1）衛星就是一個很好的例子。自21世紀初發射以來，其機載AI系統對洪水和火山爆發等自然災害的分析和響應提供了有效的幫助和優化。更重要的是，在某些情況下，人工智慧可以讓EO-1在地勤人員意識到事情發生前就開始捕捉拍攝影象。
其他人工智慧在衛星和天文學應用案例也比比皆是。比如，天空影象編目和分析工具（SKICAT）已經駕駛協助研究員對第二次帕洛瑪天空調查（Palomar Sky Survey）中發現的物體進行分類。據悉，該調查旨在對成千上萬個物體影象進行分類，而這些影象的解析度遠遠超過了人類可識別的能力。類似的人工智慧系統也幫助天文學家確定了56種新的可能“引力透鏡”，它們在暗物質研究中起著至關重要的作用。
對人工智慧來說，這項技術可以搜尋大量資料並找到相關性，這對充分利用可用資料來說將變得越來越重要。歐洲航天局（ESA）的ENVISAT每年產生大約400TB的新資料，但是與平方公里陣列（Square Kilometer Array）相比就相形見絀了，後者每天可產生的資料量與當前網際網路的資料量相差無幾。
AI為火星探索做準備，但只是第一步
除了利用資料提前防止自然災害的發生外，人工智慧也被用於軌跡和有效載荷優化。這兩項都是美國宇航局（NASA）計劃2021年登陸火星的火星探測器（Mars 2020 Rover）任務的重要步驟。
實際上，NASA對人工智慧並不陌生，其擁有一系列人工智慧實驗室，如QuAIL和JPL的人工智慧小組（甚至還有一個創新的登月部門）。受益於公共和私營領域的跨學科團隊的共同努力，美國宇航局在已經對太空有相當瞭解的基礎上，填補了少數空白並提供了分析方法。
至於提到的火星探測器，目前它已經應用了一種名為AEGIS的可以幫助攝像頭進行自主定位並選擇調查物件的人工智慧系統。至於下一代人工智慧系統，將擁有更多的功能，比如控制車輛、自主協助學習選擇、動態排程及執行科學任務。
但人工智慧對太空的探索，火星並不是其最終目的。一直以來，木星的多顆衛星都讓科學家感到好奇，特別是可能存在於底下海洋約10千米厚的冰層的木衛二（Europa）。這是在太陽系除地球外，最有可能存在生命體的地方之一。
雖然這項任務可能在未來某天完成，但NASA目前正計劃在2020年將詹姆斯·韋伯（James Webb）太空望遠鏡發射到離地球約150萬公里的軌道。這其中就涉及到了一個人工智慧支援下的自主系統，負責監督望遠鏡上705公斤鏡片的部署。
但問題也是存在的。地球和木衛二的距離，或者地球與韋伯望遠鏡的距離，都意味著通訊會被延遲。這也使得執行太空任務的宇航員必須能夠自己做出決定。有資料顯示，由於距離遙遠，火星探測器和地球之間的通訊可能會延遲20分鐘。而木衛二任務的通訊則可能延遲更長的時間。
毫無疑問，這代表了人工智慧在太空探索中面臨的巨大挑戰之一。眾所周知，人工智慧系統的表現與所接收的資料量之間存在直接聯絡，資料越多，越有助於人工智慧的發展，但根本原因在於現在我們沒有足夠的資料對系統進行訓練，讓它們可以預見在像木衛二這樣的地方執行任務時可能遇見的困難。
另外一個挑戰便是計算能力。一個艱苦而耗時的審批程式和輻射風險意味著，在不久的將來，家用電腦可能比任何進入太空的裝置都要強大。200MHz的處理器、256MB的RAM加上2GB的記憶體聽起來更像諾基亞3210，而不是iPhone X，但它實際上是下一代太空探測器的“大腦”。
國家努力的同時，企業也跟上了發展步伐
面對這樣一個有前景且富有挑戰性的發展領域，不少國家正在為之付出努力。比如，去年歐洲太空總署就利用人工智慧發現了6顆超高速從銀河中心飛向邊緣的恆星。據瞭解，這些恆星主要是從Gaia的衛星資料中找到的，Gaia的觀測資料已經收錄了10億顆以上的天體。
面對龐大的資料，不僅研究人員很難處理，而且傳統搜尋方式也無法實現精確查詢。而藉助於人工智慧，便可以讓AI系統在學習研究員的查詢方法，並經過一段時間的訓練之後，讓它在龐大的資料庫中辨識出高速天體，並快速的處理這些搜尋工作。
中國在這方面也有了一些成果。今年四月，央視釋出訊息，中國第一顆軟體定義衛星“天智一號”預計於下半年在酒泉衛星發射中心搭載發射升空。“天智”即天基智慧，“天智一號”的與眾不同之處在於其搭載了一個小型的雲端計算平臺。據介紹，這一平臺可將獲取資料在“天端”進行計算，還可以呼叫其他計算節點，根據任務需求合理配置計算節點，進行智慧計算。
對此，中國科學院院士、中國工程院院士、武漢大學教授李德仁表示，“人工智慧時代，對地觀測衛星要長一個‘大腦’。”如果建成了“天腦”，衛星資料的應用將可能在手機上接收和操作，到時衛星資料將成為大眾唾手可得的資料。
至於私營企業方面，CB Insights統計了太空領域的57家創業公司，涵蓋了自然資源、消費旅遊、研發、衛星、航天器設計和發射以及資料分析等多個領域。太空探索有別於其他應用場景中人工智慧的研究，畢竟這是一個更耗資源和成本的工程，那私營企業特別是初創公司如何降低成本呢？
日本衛星公司Axelspace的工程師David Chew對此作出瞭解釋，“許多私人太空公司正在利用後退系統（fall-back system），尋找使用傳統公司認為的非太空級部件和系統的方法。通過實施後退操作，並使用AI，就有可能在不增加失敗風險的情況下，整合和使用成本更低的部件。”
按照霍金的預言，或許在遙遠的未來，我們需要在外太空有另外一個居住場所，而改造火星環境這樣的壯舉，就需要我們將其變為現實，而不能只停留在想象。面對一個如此浩大且艱難的工程，如果沒有人工智慧，這些將不會實現。而人工智慧的崛起，讓一切成為可能。ESA高階概念和研究辦公室主任Leopold Summerer曾表示，“人工智慧已經改變了遊戲規則，使科學研究和探索更加高效。AI不僅讓這種效率翻倍，而是提高了10倍。”
（文中圖片來自網路）
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