漫游者兄弟有多聪明?

话题专栏

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李星燕,笔名Robot,科学松鼠会成员,理工科博士+文艺女青年,酷爱研究机器人

勇气号和机遇号也有着比普通远程控制机器人更高的智能,或者说,它们有部分的脑子。

2004年1月3日和25日,美国火星探测器勇气号(Spirit)和机遇号(Opportunity)在经过6个多月的星际旅行之后,成功着陆于火星表面,开始了它们作为“漫游者”的生活。NASA(美国国家航空航天局)赋予兄弟俩的任务是:在火星上正常工作90个火星日(相当于92个地球日),探测火星的物质成分,寻找水和生命可能存在的痕迹。

但惊喜万分的科学家们一次又一次地将这次火星探测任务延长下去。如今,这对双胞胎已经在火星上行进了将近2万米,这是它们在火星上的第6个年头。

在这过去的时间里,它们传回了大量火星地表的图片信息,对火星上的岩石和土壤进行了测量分析,也发现了曾经有过水存在的痕迹。那么,这不断带给人们惊喜的两兄弟算得上机器人中的高IQ吗?人工智能领域的专家也许并不这么认为。因为,它们还是属于远程控制机器人(Telerobot)。顾名思义,这类机器人是要靠人操作的,它们的头脑和身体是分家的。NASA控制室里的工作人员才是机器人的大脑,火星上的漫游者只是机器人的身体,对于环境的判断、推论、如何下一步行动都是由地面上的人来决定的。这似乎有些类似中国古代传奇小说中的剑侠,能够以气御剑,杀人于千里之外。

对于远程控制机器人的研究者们来说,最理想的境界是能够让“空间障碍”彻底透明化。那就是说,任何机器人一端的传感器所接收到的反馈信息都能够传达到操作员这端来。如同新一代游戏手柄能够反馈给玩家触觉感受一样,远程控制机器人也在尽量将三维视觉、听觉、触觉等各种感觉传回给操作者。

对于漫游者兄弟来说,情况又不同了。因为地球和火星之间距离太远,信号传一个来回差不多要20分钟。再加上深空网络的带宽限制,太阳磁场的电子干扰,以及无法充分掌握火星地表信息,都使得地面工作人员无法实时交互地控制漫游者。因此,勇气号和机遇号也有着比普通远程控制机器人更高的智能,或者说,它们有部分的脑子。兄弟俩能够用眼睛(摄像头)来判断行进道路中的障碍、坡度、危险性,能够自动绕开障碍物,还能判断是否有旋风或者烟雾。这样,对于地面上的操作者来说,给漫游者发送的通常就是一连串指令了,譬如说:前进20米到A点,拍照,再走到B点,停下来,挖土……而具体如何达成这些一个个的小目标,则是由机器人自己来完成。

但这些行动也不是万无一失的。2005年4月,机遇号在试图翻越一个波浪形沙丘时就被陷住了,NASA的地面人员在模拟环境中测试了许多种方式,花了一个多月时间,才把它搭救出来。

世界各地永不满足的科学家们还在不停地研究,如何让远程控制机器人更聪明一些。不过,真正聪明的无人驾驶车辆应该出现在地球上而不是火星上。作为当今最大的无人驾驶车辆大赛,大挑战(DAPRA Grand Challenge)受到的关注自然不仅仅源于它提供的200万美元奖金。2005年,以斯坦福大学的Stanley为首的5辆无人驾驶汽车顺利通过了212公里的越野竞赛。2007年以卡内基梅隆大学以Boss为首的6辆无人驾驶汽车又顺利通过了96公里的市区竞赛。相信在这些汽车走向千家万户的时候,相关的技术也会被应用到今后的火星(或者其他星球)探测器上。

作为太空俱乐部新成员的中国,也将于2009年10月发射第一颗火星探测器(轨道飞行器)“萤火一号”。在期待看到“萤火一号”发回火星照片的同时,我们也期待着中国的航天事业能够推动中国机器人技术在其他领域的进一步发展。

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