盡管企業(yè)在尋找人工智能軟件的實(shí)際應(yīng)用方面仍面臨挑戰(zhàn)，但太空科學(xué)家們至少已經(jīng)找到了部署AI模型的明確方向。

來(lái)自加州理工學(xué)院、NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、加州大學(xué)洛杉磯分校以及工程咨詢(xún)公司Okean Solutions的研究人員正在積極探索如何利用AI模型在太空任務(wù)中實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行操作。

他們將這個(gè)項(xiàng)目稱(chēng)為AI Space Cortex。這是一個(gè)旨在設(shè)計(jì)AI輔助自主框架的嘗試，該框架能夠處理從外星世界表面采集樣本所需的各種任務(wù)，包括選址、樣本收集以及將樣本存放到科學(xué)儀器中。

NASA的"科學(xué)冰月操作穩(wěn)健可解釋自主系統(tǒng)"(REASIMO)項(xiàng)目負(fù)責(zé)執(zhí)行這一研究，資金來(lái)源于NASA的"海洋世界生命探測(cè)技術(shù)概念"(COLDTech)計(jì)劃。該研究旨在為未來(lái)的任務(wù)提供支持，比如Europa Lander項(xiàng)目——一個(gè)在木星冰衛(wèi)星上尋找生命的提案。

描述該項(xiàng)目的預(yù)印本論文解釋道："與以往主要依賴(lài)確定性任務(wù)執(zhí)行的方法不同，AI Space Cortex集成了分層控制、基于主動(dòng)視覺(jué)的場(chǎng)景分析、實(shí)時(shí)遙測(cè)評(píng)估、自我診斷和重新校準(zhǔn)能力。"

AI Space Cortex的設(shè)計(jì)者們?cè)O(shè)想了一個(gè)能夠?qū)崟r(shí)自主運(yùn)行科學(xué)任務(wù)同時(shí)檢查自身健康狀態(tài)的機(jī)器人系統(tǒng)。為此，它依賴(lài)計(jì)算機(jī)視覺(jué)和大語(yǔ)言模型。

在這個(gè)項(xiàng)目中，模型采用了OpenAI的GPT-4o，通過(guò)API訪問(wèn)而非本地運(yùn)行。論文解釋說(shuō)，未來(lái)的實(shí)現(xiàn)將探索本地模型部署。這需要進(jìn)行模型大小優(yōu)化，并在推理速度與能耗之間取得平衡，因?yàn)樾行侵懫髟趪?yán)格的功率限制下運(yùn)行。

論文解釋道："通過(guò)結(jié)合基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)視覺(jué)模型和大語(yǔ)言模型，Cortex能夠解釋和推理其周?chē)h(huán)境，在沒(méi)有直接人類(lèi)干預(yù)的情況下做出明智決策。除了環(huán)境分析外，AI Space Cortex還能實(shí)時(shí)檢測(cè)故障，自我診斷異常源頭，并在必要時(shí)執(zhí)行恢復(fù)程序。"

加州理工學(xué)院機(jī)器人研究科學(xué)家、Stealth Labs首席執(zhí)行官、同時(shí)也是該論文十幾位作者之一的Thomas Touma在接受采訪時(shí)描述了這個(gè)項(xiàng)目。

"想象一下，你有一個(gè)帶機(jī)械臂的系統(tǒng)，一個(gè)外星生物過(guò)來(lái)彎曲了你的機(jī)械臂，你撞到了巖石上，發(fā)生了什么事情，對(duì)吧？"他說(shuō)，"現(xiàn)在你失去了這個(gè)相當(dāng)昂貴的硬件設(shè)備。在這種情況下，我們?cè)噲D設(shè)計(jì)一個(gè)不僅能檢測(cè)故障，還能在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)自我重新校準(zhǔn)的系統(tǒng)。如果出現(xiàn)問(wèn)題，這可能為你節(jié)省幾億美元，甚至十億美元。"

他解釋說(shuō)，視覺(jué)模型允許進(jìn)行圖像分割，這是一種從背景像素中識(shí)別和分離所描繪對(duì)象的技術(shù)。例如，這使得模型能夠選擇機(jī)械臂上的特定點(diǎn)進(jìn)行重新校準(zhǔn)。雖然這可能需要比其他方法更多的計(jì)算能力，但結(jié)果是減少了困難的底層工作。

Touma說(shuō)，這些模型"實(shí)際上在很多方面為我們節(jié)省了大量時(shí)間"。

Touma解釋說(shuō)，AI Space Cortex是一個(gè)在JPL的海洋世界著陸器自主測(cè)試平臺(tái)(OWLAT)設(shè)施中進(jìn)行實(shí)地測(cè)試的系統(tǒng)概念，該設(shè)施用于評(píng)估自主采樣技術(shù)。

AI Space Cortex設(shè)計(jì)在配備8核CPU、8GB內(nèi)存和NVIDIA 6GB筆記本GPU的系統(tǒng)上運(yùn)行，依賴(lài)約400瓦的三相交流電源，并非為解決太空中的功率和熱問(wèn)題而設(shè)計(jì)。

他說(shuō)，重點(diǎn)是功能性和系統(tǒng)能力。擴(kuò)展是另一天的問(wèn)題，隨著時(shí)間推移，模型量化和推理硬件的預(yù)期進(jìn)步可能會(huì)有所幫助。

雖然AI模型以產(chǎn)生幻覺(jué)（出錯(cuò)）而聞名，但Touma說(shuō)由于系統(tǒng)邊界的存在，這并不是問(wèn)題。

"我們測(cè)試的系統(tǒng)是一個(gè)機(jī)械臂，"他解釋道，"所以它能做的事情是有限的。它可能在其活動(dòng)空間內(nèi)崩潰，但不能穿墻而過(guò)。系統(tǒng)內(nèi)部有很多底層硬性限制和安全防護(hù)。"

這些包括硬編碼的扭矩和電流限制。

AI模型還會(huì)解釋事物，讓任務(wù)操作員能夠理解攝像頭看到的內(nèi)容。操作員可以要求AI對(duì)場(chǎng)景提供意見(jiàn)，比如特定地形看起來(lái)是否安全或深度如何。

"實(shí)際上，通過(guò)所有實(shí)驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)它相當(dāng)清醒，"Touma說(shuō)，"我沒(méi)有看到任何奇怪的幻覺(jué)。有時(shí)它會(huì)給你一個(gè)非常錯(cuò)誤的意見(jiàn)，但實(shí)際上極其罕見(jiàn)。有時(shí)這也可能是我們向它提供模糊圖像的結(jié)果。"

Touma說(shuō)他對(duì)測(cè)試的AI模型能力印象深刻，特別指出了自動(dòng)系統(tǒng)重新校準(zhǔn)方面的工作。他解釋說(shuō)，研究人員故意損壞了機(jī)械臂，使其不再準(zhǔn)確運(yùn)行——它無(wú)法抓取被指示拾取的物體。

但在視覺(jué)模型和貝葉斯優(yōu)化框架的幫助下，AI Space Cortex能夠?qū)p壞的機(jī)械臂重新校準(zhǔn)到90%以上的準(zhǔn)確度，僅使用攝像頭進(jìn)行評(píng)估。

AI Space Cortex并非計(jì)劃中太空任務(wù)的一部分，但將為未來(lái)的加州理工學(xué)院/JPL項(xiàng)目提供信息支持。

"我們正在利用所學(xué)知識(shí)在其他項(xiàng)目上實(shí)施，"Touma說(shuō)，"我可能不應(yīng)該說(shuō)它們是什么。"

Q&A

Q1：AI Space Cortex是什么？它能做什么？

A：AI Space Cortex是一個(gè)AI輔助自主框架，由加州理工學(xué)院、NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)共同開(kāi)發(fā)。它能夠處理太空任務(wù)中從外星世界表面采集樣本的各種任務(wù)，包括選址、樣本收集以及將樣本存放到科學(xué)儀器中，還具備實(shí)時(shí)故障檢測(cè)、自我診斷和自動(dòng)修復(fù)能力。

Q2：AI Space Cortex如何實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)行？

A：該系統(tǒng)結(jié)合了計(jì)算機(jī)視覺(jué)模型和大語(yǔ)言模型（如GPT-4o），能夠解釋和推理周?chē)h(huán)境，在沒(méi)有人類(lèi)直接干預(yù)的情況下做出決策。它集成了分層控制、基于主動(dòng)視覺(jué)的場(chǎng)景分析、實(shí)時(shí)遙測(cè)評(píng)估等功能，并能通過(guò)視覺(jué)模型進(jìn)行圖像分割來(lái)識(shí)別和操作特定對(duì)象。

Q3：AI Space Cortex在太空中會(huì)遇到什么挑戰(zhàn)？

A：主要挑戰(zhàn)包括功率和熱管理問(wèn)題。目前的測(cè)試版本需要約400瓦功率，而行星著陸器在嚴(yán)格的功率限制下運(yùn)行。未來(lái)需要進(jìn)行模型大小優(yōu)化，在推理速度與能耗之間取得平衡。不過(guò)研究人員表示，模型量化和推理硬件的進(jìn)步將有助于解決這些擴(kuò)展問(wèn)題。