NASA让AI开了两天车

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原作：Evan Gough

翻译：李思绮

校译：牧夫天文校译组

编排：赵书晨

后台：李子琦

原文链接：https://www.universetoday.com/articles/nasa-let-ai-drive-the-perseverance-rover-for-two-days

这张图像显示了“毅力号”在2025年12月10日（第二天自主驾驶任务）中的行驶路线。粉色线条代表AI规划的路径，橙色线条代表实际行驶轨迹。

图源：NASA/JPL-Caltech/UofA

在这个地缘政治风云变幻的时代，人们对太空探索的热情难免有所减少。但这可挡不住NASA前进的步伐。

去年12月，NASA朝实行自主驾驶探测车又迈出了一小步。在一项演示中，“毅力号”火星探测车的团队让人工智能为探测车生成了行驶路线。“毅力号”在两天内，利用AI设定的路径点，在无人控制的情况下自主行驶了456米。

“这次演示展示了我们能力的巨大进步，并且拓宽了我们世界的方式。”NASA局长贾里德·艾萨克（Jared Isaacman）说，“像这样的自驾技术能让任务的执行更加高效，增强应对复杂地形的能力，并且在距离地球更遥远的时候提升科研回报。这是一个很好的将新技术应用到实际情况中的例子。“

火星离我们很远。地火之间信号往返大约有25人中的延迟。也就是说，火星车总有那么一阵子要“自力更生“。

这种延迟对于路径规划十分重要。地球上的火星车驾驶员要分析图像和地形数据，然后编程设置一系列路径点，每个路径点之间通常距离不超过100米。行驶计划随后被发送到NASA的深空网络（Deep Space Network，DSN），再传输给某一个轨道飞行器，最后发送给“毅力号”。（“毅力号”也可以直接接收DSN信号最为备份，但传输速率慢一些。）

在这次演示中，AI分析了火星勘测轨道飞行器HiRISE相机的轨道图像以及数字地形模型。这个基于Anthropic公司的Claude AI的人工智能能够识别出流沙陷阱、巨石区、基岩等地形。随后，它生成了一条可以避开危险的路线。再然后，“毅力号”本身的自动导航系统就接手了。导航系统比前辈们拥有更强的自主性，甚至能够可以在行驶过程中同时处理图像和指令。

不过，在行驶计划的路径点被传送给“毅力号”之前，还有十分重要的一步。NASA的喷气推进实验室（JPL）的火星场里有一个“毅力号”的“孪生兄弟”，叫“车辆系统测试台”（VSTB）。负责团队可以在地球上用它来模拟“毅力号”解决问题或者完成当下的任务。这种工程模型在火星任务中很常见，JPL也为“好奇号“准备了一个。

这是NASA“毅力号”的全尺寸工程模型。JPL在把AI生成的路径点发送给“毅力号”之前，用它进行了测试。

图源：NASA/JPL-Caltech

“生成式AL对于优化地球外自动驾驶的三要素方面展现了巨大的潜力：感知（识别岩石和波纹）、定位（知道自己在哪里）以及规划与控制（选择并执行最安全的路径）。“JPL的空间机器人专家、毅力号工程团队成员Vandi Verma解释道，“我们正迈向这样的未来：生成式AI和其他智能工具将帮助我们的探测车万床公里级别的行驶，同时减轻操作人员的负担，并且在海量图像数据中为我们的科学团队标记出有意思的地标特征。“

AI正迅速渗透到我们生活的方方面面，甚至出现在一些并非其“用武之地“的地方。但NASA并不仅仅是在赶AI的潮流。处于实际需要，他们开发自动导航系统已经有一段时间了。事实上，”毅力号“的主要行驶方式就需要使用其自带的自动导航系统。

目前阻碍完全自主驾驶的一根问题在于：当火星车在没有人工操作的时候运行时，它的位置的不确定性就会越来越高。火星车行驶得越远，它对于自身位置的确定性就越低。于是我们需要在它的地图上重新定位它的位置。目前，这是一项由人类操作完成的工作，不过这样会带来一整个地火通讯周期的延迟。总之，这个问题限制了“毅力号“在没有人类监督的情况下能够行驶的距离。

图中蓝色区域显示了探测车在行驶过程中最与自身位置判断的不确定性。“毅力号”沿着图中浅蓝色的线行驶了655米，从右下角至左上角。蓝色区域逐渐变宽，探测车的位置不确定性从刚开始的0米增长到近33米。

图源：Verma et al. 2024

NASA/JPL也在研究如何让“毅力号”利用AI自己重新定位。这项工作的主要难点在于如何将轨道图像与探测车的地面图像进行匹配，而AI很有可能能被训练成这方面的高手。

很明显，AI注定将在星星探索中扮演着更加重要的角色。下一代火星探测车可能会拥有更加先进的AI和导航功能，与此前的火星车大不相同。目前已有概念提出，由探测车释放一群由AI控制的无人机，以扩张我们在火星上的探索范围。

不仅仅是火星探索，NASA前往土卫六的“蜻蜓号”也会广泛运用AI自动驾驶以及数据管理。

“想象一下，把我们NASA工程师、科学家和宇航员的集体智慧融合到智能系统当中，并且部署在我们的探测车、直升飞机、无人机和其他地表设备当中。” JPL探索系统办公室经理Matt Wallace展望道，“这正是建立月球永久人类驻所以及将美国送上火星乃至更遥远的地方所需要的核心技术。“

责任编辑：陈玮菁

牧夫新媒体编辑部

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图源: NASA

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