首個上太空的AI 機器人:誰把“哈爾”和“莫斯”帶進現實?
在藝術作品中,星際AI 的反復出現也昭示著AI 真正被引入太空探索的日子越來越近。2019 世界人工智能大會上,IBM 展示了第一款可以在太空自主自由飛行的機器人,也是第一個在太空中與人互動的人工智能設備。
《2001:太空漫遊》問世已經半個世紀,其中可愛又可怕的機器人“HAL9000”構成了人類對人工智能最初的幻想。2008 年,皮克斯動畫《機器人總動員》當中,人類船長大戰自動駕駛AI“奧托”的情景也成為一代經典。而今年初大熱的《流浪地球》,其中也有吳京扮演的飛行員與AI “莫斯”的對手戲。存活在藝術作品中的星際AI,似乎都有點代替人類的智慧,來自作主張的意思,它們的反復出現也昭示著AI 真正被引入太空探索的日子越來越近。今天,我們真的看到了一款AI 被帶入太空,難道電影裡的鏡頭就這麼變成現實了?2019 世界人工智能大會(WAIC) 於8 月29 至31 日在上海舉行,諸多參會企業都帶來了“壓箱底”的絕活。而IBM展示的首位宇航員交互式移動夥伴 Project CIMON (Crew Interactive MObile CompanioN),就是第一款可以在太空自主自由飛行的機器人,也是第一個在太空中與人互動的人工智能設備。Project CIMON 是被德國航空太空中心(DLR)授予的科研項目,由空中客車公司(Airbus)和IBM 共同開發。
它於2018 年6 月發射到了國際空間站,並在同年11 月進行了第一次太空互動,成為太空人機交互的首例技術示範。
8 月29 日,Project CIMON 項目團隊成員,IBM 商業心理學家、人工智能顧問Sophie Richter-Mendau 在WAIC 現場接受了媒體群訪,講述了這個項目背後的故事。一種為宇航員節約時間,提高效率的新工具根據Sophie Richter-Mendau 介紹,Project CIMON 開發的背景其實非常好理解。不管是民航飛行員還是宇航員,都必須伴隨著一本厚厚的《飛行手冊》上天,其中規定的一些操作流程是他們必須遵守和時刻查閱的。隨著科技進步,原本紙質的手冊,逐漸改為筆記本電腦,又改為平板電腦。不過無論如何,總還是需要宇航員手動操作。在空間狹窄的國際空間站內部,宇航員做研究和實驗需要很專注,工作安排得很緊湊也很複雜,有些要經過上百個步驟。宇航員通常兩隻手都在操作,要想查閱手冊,只能暫時停下工作,飛到通常固定在艙壁上的筆記本電腦那裡查詢。Project CIMON 是一個可以飛來飛去、隨時跟隨在宇航員身邊的機器人。宇航員只需要用自然語言詢問Project CIMON 下一步是什麼,需要什麼樣的儀器,等等。做完實驗,也可以讓Project CIMON 記錄宇航員所做的一切,拍一些照片、音頻或視頻。所以,Project CIMON 可以提供宇航員需要的各種幫助,為宇航員節約寶貴的時間,提高實驗效率。一個為太空任務優化的智能助手Project CIMON是一個比籃球稍大一點的機器人,直徑32厘米,重量在5公斤左右,可以在零重力環境下自主飛行。只要跟它說:“到這邊來”,它就會轉動內置的風扇,平緩地滑翔到宇航員面前,以進行面對面的互動。最初空客對這個機器人起名叫“太空球(Space ball)”,不過後來從動畫片《太空突擊隊》(Captain Future)裡面找到靈感。有一位教授“活腦”叫做“Wright CIMON”。這就是Project CIMON 名字的由來。
Project CIMON 的硬件設計是由空客完成,而IBM 提供了人工智能技術。它使用了久負盛名的IBM Watson人工智能,來讓機器模仿人類的行為。例如,用語音轉文字服務聽取宇航員的指令;用IBM Watson Assistant判斷用戶的意圖和應答;用文字轉語音服務輸出結果;用面部識別技術判斷是哪位宇航員,並結合對方表情做出人性化、情緒化的回复。Project CIMON 本質是一個增強版的智能助手,不過相比Siri、Alexa、Cortana 等泛用型助手,Project CIMON 針對航空領域進行了多重優化和特殊訓練。主要有兩方面:一是必須增加高噪音環境下的識別準確度,空間站的噪音來自實驗艙設備和空氣淨化系統等;二是必須適配航天專用術語和表達方法,例如宇航員有時用“Affirm”表示“確認”,助手要避免錯聽成“A firm”(一家公司)。Project CIMON 所有的AI 服務不是在本機運行,而是先把指令通過衛星傳送到位於德國的IBM 雲數據中心,單程耗時約450 毫秒;而在地球上的指令處理時間大概需要1 秒鐘。所以在太空中跟Project CIMON 對話時,會有兩秒鐘的延時。一個不斷進化的太空伴侶本身是商業心理學家的Sophie Richter-Mendau 為了讓Project CIMON 勝任太空的工作,還花了不少心思設計它的性格。例如,對它說“我想念地球了”,它會用平緩的聲音給予安慰;在情緒高漲的實驗途中詢問,它也會用比較高的音調鼓勵你。此外,它也能點頭和搖頭,強化它表述的內容。
Sophie 認為,AI 開發方面主要的難點在於,這是一個目標客戶群體較小的項目,沒有那麼多的宇航員可供測試,所以需要在小數據集的前提下開發。同時在地面的實驗室,也可以採集模擬數據進行分析。IBM 方面通過衡量已啟動、已完成或已關閉的任務數量,判斷Project CIMON 能否協助宇航員來完成實驗任務;也會通過與宇航員的訪談和問卷調查,來了解他們的體驗和感受。至於2 秒鐘時延的問題,如果要考慮將部分算力轉移到端或者邊緣,之前也要進行充分的評估。IBM 也在對Project CIMON 進行持續的開發,用於新的應用場景。首先是幫宇航員找丟失的小東西,也就是“目標檢測”;更大的願景是,讓Project CIMON 參與探月,火星探測等外太空探索任務。未來非常有可能實現的另一功能,是利用視覺識別進行判斷,主動開啟談話。Sophie表示,IBM 希望Project CIMON 不僅能勝任輔助科學實驗、設備維護等工作,更可以為宇航員客觀決策提供幫助,並成為他們心理上的好伴侶。