1、 人工智能技術在航天領域的應用 2017年12月1日 摘要:隨著人工智能技術的迅速發(fā)展逐漸成熟，已經成為許多高新科技產品中的核心技術。本文對人工智能技術在航天領域中的一些應用進行了簡要介紹， 并對人工智能技術在未來航天中的應用進行了展望。關鍵詞：航天；人工智能。一、人工智能在無人飛行器上的應用 1、人工智能和機器人 為使衛(wèi)星順利完成飛行任務，大幅度降低造價，人們在衛(wèi)星上大量地采用了人工智能和機器人技術。早在1967 年美國發(fā)射的勘測者3號飛行器上就裝有機械臂，它在月球上完成了掘溝，地質調查和采集標本等工作，1970 年蘇聯(lián)發(fā)射了“月球”16 號和17號兩個飛行器，飛行器上裝有月球車，月球車在地

2、面遙控下完成月面行走和攝影任務，車上的掘巖機還完成了標本采集工作。1978年美國海資號火星著陸飛船(一種先進的空間機器人),通過搭載計算機不僅成功地控制飛船安壘著陸，而且還在沒有地面 指令的情況下實現(xiàn)了長達 58 個火星日(每個火星日相當于24小時37分26.4秒)的探測,1977-1986 年，美國在旅行者探測器上采用了人工智能技術,完成了精密導航，科學觀測任務,其上計算機收集和處理了木星和土星等各種不同數(shù)據。 二、人工智能在航天飛機上的應用前景 1、人機接口 采用人工智能技術，在地面站與飛船，航天飛機與機械手之間(人與操 作對象問)建立起完美的人-機接口，利用通信回路把由人直接控制的直接控

3、制系統(tǒng)和采用遙控方式控制操作對象的遙控系統(tǒng)聯(lián)接起來。 三、人工智能在空間站上的應用前景 人工智能在空間站計劃等的應用:NASA的先進技術咨詢委員會認為空間站中有三個方面必須采用人工智能技術，才能實現(xiàn)高度人工智能，確?？煽啃?。 (1)空間站分系統(tǒng)，空間站應用，利用空間站在空間進行各種實驗時的監(jiān)控,故障診斷，艙外活動，交會對接，飛行規(guī)劃等的系統(tǒng)。 (2)空間結構物的組裝,從航天飛機上卸下和移動補給物資手段的智能化。 (3)衛(wèi)星服務和空間工廠設備維修用的遠距離操縱器/機器人， 空間工廠設備控制和操作等用的系統(tǒng)。該先進技術咨詢委員會還確定了適用于空間站初始階段和發(fā)展階段的自動化和仿真機器人學的目標,事

4、實上在初始階段系統(tǒng)是作為支援系統(tǒng)，在發(fā)展階段將作為一種綜臺性的信息和控制系統(tǒng)的控制部件用。 四人工智能在其他一些和航天應用前景 簡單地敘述一下幾種其他的應用: 嵌套式系統(tǒng)的軟件配置這種應用考慮如何對各種嵌套式計算機系統(tǒng)配置所包含的程序和數(shù)據。它可將作業(yè)和數(shù)據分配給程序段，并受數(shù)據和段的長度以及作業(yè)中可用的寄存器個數(shù)的約束。當作業(yè)是搜索問題時，其組合形式要求利用啟發(fā)方式來削減搜索途徑。并減少重復。利用圖形顯示來觀察操作中的各種算法和策略， 這樣可以引起開發(fā)者得到啟發(fā)的直覺感受。發(fā)射安排這種應用是由幫助安排發(fā)射操作的工作站和為發(fā)射活動分配時間的計劃人員組成的。工作站在一種帶日歷圖形的顯示器上顯示出

5、當前的或假定的分配方案，使調度人員了解整個情況。由系統(tǒng)回答的典型問題 ( 即由系統(tǒng)推算出的建議)是什么時候安排下一次任務A？任務B具有什么樣的優(yōu)先級而不得不保證安排在最近的7天之內?時間分配計算可以是一種簡單的樹形搜索，也可以帶有啟發(fā)，取決于分配條件的復雜性。防衛(wèi)探測區(qū)的雷達定位這種應用同上述兩種應用一樣是確保達到規(guī)定探測要求的雷達最佳定位的搜索問題。只要具體的可選位置在地形上是固定的，配置適當數(shù)量的雷達使用窮盡搜索法是可行的。用于吞吐量分析的嵌套式系統(tǒng)的模擬這種應用與工廠地面模擬是一樣的。在這種情況下，對嵌套式系統(tǒng)和相應的數(shù)字信息通信進行模擬以確定吞吐量，利用效率瓶頸和緊急情況。此系統(tǒng)是一種

6、工作站，它能使用戶對交替配置進行試驗，并且還能評價系統(tǒng)在各種負荷情況下的性能。船舶跟蹤和監(jiān)測的模糊解答這種應用是用來監(jiān)測和跟蹤船舶和其他使用來自多源和有多種解釋數(shù)據的臺站。 系統(tǒng)可以保持有多種矛盾解釋的傳感器數(shù)據，直到數(shù)據得到了解答為止。此系統(tǒng)主要是系統(tǒng)而不是工作站，這是由于傳感器的解釋要求有啟發(fā)功能。六未來人工智能在航天上應用 未來航天中人工智能系統(tǒng)的發(fā)展在初期，航天中人工智能(AI)系統(tǒng)可采用兩層次結構，航天員位于指揮，管理層，各種人工智能子系統(tǒng)則位于執(zhí)行層次。相互作用主要發(fā)生在航天員與 AI之間，不同的AI子系統(tǒng)之間沒有或只有少量的信息交換。顯然，這樣的系統(tǒng)較為松散。隨著AI 技術和功能

7、的發(fā)展，就會出現(xiàn)具有管理功能的AI子系統(tǒng)，它負責對各種 AI 單元或子系統(tǒng)的監(jiān)控和 協(xié)調，航天員也應當有明確的分工，于是形成多層次的結構。在這種系統(tǒng)中，位于頂層的指令長，是整個系統(tǒng)的核心，既負責航天員的協(xié)調管理，也密切關注擔負管理職能的 AI子系統(tǒng)。人與AI的各種信息接口是航天中AI系統(tǒng)能夠有效工作的關鍵環(huán)節(jié)。信息接口包括聽覺，視覺，觸覺信號和遙測信號。語言交流是最有效的一種信息交換方式，所以無論是智能管理系統(tǒng)還是航天機器人，都應當具有人類語言的理解能力。當然航天中人工智能系統(tǒng)不僅要考慮其功能的完善性，更要注重其運行可靠性，所以，發(fā)展的策略應當是在可靠的基礎上由簡單到復雜地逐步進化，最終發(fā)展為以航天員為核心的智能性很強的，能完成各種航天任務的人工智能系統(tǒng)。這種技術的發(fā)展不僅使載人航天出現(xiàn)一個嶄新的局面，還必然會促進地面人工智能理論和技術以及人類智能