在庫(kù)布里克的經(jīng)典科幻影片《2001 太空漫游》中,除了開頭的「骨頭變飛船」和「黑石」是經(jīng)典中的經(jīng)典,飛船上的人工智能助手哈爾(HAL 9000),也給人們留下了深刻印象。
在 50 多年后的現(xiàn)在,導(dǎo)演當(dāng)年的超前設(shè)想,例如平板電腦,都已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。而人工智能助手,也早已「入住」到全球數(shù)十億臺(tái)手機(jī)和電腦之中。不過(guò),太空艙中的「HAL」,似乎還未成為現(xiàn)實(shí)。
【資料圖】
直到現(xiàn)在。
當(dāng)?shù)貢r(shí)間 2022 年 11 月 16 日,NASA 發(fā)射「阿耳忒彌斯 1 號(hào)」(Artemis I)登月火箭。作為載人月球項(xiàng)目的第一階段成果,Artemis I 搭載的獵戶座飛船(Orion)將在此次飛往月球的過(guò)程中,檢測(cè)各項(xiàng)系統(tǒng),為此后的 Artemis II 載人項(xiàng)目做好準(zhǔn)備。
此次發(fā)射的獵戶座飛船,其中央控制器搭載了屬于自己的「HAL」——人工智能助手 Alexa,亞馬遜團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò) 4 年多的研發(fā),終于實(shí)現(xiàn)了將人工智能助手送上太空的夢(mèng)想。
獵戶座飛船中的 Alexa 能做什么?它能替宇航員開關(guān)燈,或者播放喜歡的音樂(lè)嗎?
01 太空版本的 Alexa
在地球上,Alexa 具有語(yǔ)音交互、播放音樂(lè)、控制智能設(shè)備、提供實(shí)時(shí)信息等功能。在太空飛船上,它又能做些什么呢?
令人驚喜的是,太空上的 Alexa 與你家里的 Alexa,沒(méi)什么不同。
在「Artemis I」上,Alexa 仍然可以處理請(qǐng)求,控制航天器上的連接設(shè)備、播放一些音樂(lè)、設(shè)置定時(shí)器和鬧鐘,還能時(shí)不時(shí)地講個(gè)冷笑話「宇航員踩到口香糖時(shí)發(fā)生了什么?他被卡在了軌道上」。
Alexa 處理請(qǐng)求的界面|圖片來(lái)源:亞馬遜
但這些功能要比地球上的 Alexa 有更多限制,因?yàn)槊恳粋€(gè)命令和響應(yīng)都必須預(yù)先編程。比如,船員最喜歡的曲子可以全部預(yù)裝在太空 Alexa 上。
值得一提的是,Alexa 還可以滿足艙內(nèi)照明等連接設(shè)備的請(qǐng)求。盡管研發(fā)團(tuán)隊(duì)只為這次特定的任務(wù)實(shí)現(xiàn)了這種燈光開關(guān)功能,但 Alexa 未來(lái)也可以幫助宇航員進(jìn)行其他動(dòng)作。
Alexa 也可以在宇航員多項(xiàng)任務(wù)纏身時(shí),提供幫助,指引宇航員進(jìn)行下一步,特別是當(dāng)他們?cè)谌蝿?wù)期間被扣在椅子上,戴著手套或以其他方式從事某種任務(wù)的時(shí)候。
此外,太空 Alexa 還可以從獵戶座飛船的軟件中,提取和訪問(wèn)實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)發(fā)獵戶座上超過(guò) 10 萬(wàn)個(gè)不同的數(shù)據(jù)點(diǎn),并對(duì)獵戶座上數(shù)以千計(jì)的特定任務(wù)問(wèn)題作出回應(yīng),像是「Alexa,獵戶座的行駛速度是多少?」、「Alexa,艙內(nèi)的溫度是多少?」
對(duì)于太空 Alexa 無(wú)法解決的問(wèn)題,系統(tǒng)將接入「深空網(wǎng)絡(luò)」,也就是 NASA 用來(lái)與最遠(yuǎn)的航天器通信,并將信號(hào)發(fā)送到地球上云端的天線系統(tǒng)。
深空網(wǎng)絡(luò)|圖片來(lái)源:NASA
這可以讓 Alexa 支持更廣泛的請(qǐng)求,包括從地球檢索信息,從新聞簡(jiǎn)報(bào)到體育比分;幫助宇航員在執(zhí)行長(zhǎng)期任務(wù)時(shí)與家人保持聯(lián)系,從點(diǎn)外賣到送禮物,滿足各種「接地氣」的需求。
還值得一提的是,結(jié)合多項(xiàng)技術(shù)與航天器上的本地處理,宇航員可以繞過(guò)月地之間發(fā)送消息的延遲,做到幾乎同步訪問(wèn)特定信息和功能。
除了回應(yīng)請(qǐng)求,暖心的 Alexa 還會(huì)主動(dòng)提醒宇航員——地球隨時(shí)準(zhǔn)備迎接他們回家,來(lái)緩解宇航員在長(zhǎng)達(dá)數(shù)周的太空任務(wù)中產(chǎn)生的孤獨(dú)感和焦慮感。
其實(shí)此前,Callisto 團(tuán)隊(duì)還特意采訪了宇航員和 NASA 工程師,以了解他們的實(shí)際需求。
調(diào)查顯示,他們普遍都對(duì)語(yǔ)音控制感有興趣,他們?cè)敢鈬L試讓 Alexa 設(shè)置定時(shí)器和警報(bào)器;但也有很多人持懷疑態(tài)度,畢竟沒(méi)有人會(huì)愿意讓 Alexa 執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)的命令,比如打開吊艙的門。
簡(jiǎn)而言之,太空 Alexa 幾乎可以提供它在地球上提供的一切服務(wù),為機(jī)組人員帶來(lái)陪伴、支持和幫助,使航天器更容易管理,更像家。
02 獨(dú)特的「挑戰(zhàn)」
就像宇航員為太空旅行而艱苦訓(xùn)練多年一樣,亞馬遜團(tuán)隊(duì)在為 Alexa 準(zhǔn)備 42 天的太空旅行而改造地球技術(shù)的過(guò)程中,也充滿了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。
太空中薄弱的網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的噪聲和強(qiáng)烈的輻射,就是該團(tuán)隊(duì)必須解決的一系列問(wèn)題。
首先,太空中幾乎沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng),這意味著 Alexa 在獵戶座飛船上無(wú)法訪問(wèn)云數(shù)據(jù)。
而在地球上,Alexa 80% 的功能都依賴于云端服務(wù)器——喚醒 Alexa 的話,會(huì)激活她的聆聽功能,然后 Alexa 會(huì)向云端解碼語(yǔ)音并制定回應(yīng)。但在太空,當(dāng)獵戶座飛船在幾十萬(wàn)英里之外時(shí),到達(dá)云層的時(shí)間延遲,可以說(shuō)是天文數(shù)字。
這意味著,亞馬遜團(tuán)隊(duì)必須找到一種方法,將系統(tǒng)復(fù)雜的語(yǔ)音處理步驟轉(zhuǎn)移到設(shè)備本身,從而實(shí)時(shí)處理請(qǐng)求數(shù)據(jù)。
為了解決這個(gè)問(wèn)題,該團(tuán)隊(duì)采用了一種名為「本地語(yǔ)音控制」的方法。
利用這項(xiàng)技術(shù),Alexa 將使用深空網(wǎng)絡(luò)連接到任務(wù)控制中心,使用「撥號(hào)連接的帶寬」在本地處理語(yǔ)音命令,不需要將信息發(fā)送到云端。
「本地語(yǔ)音控制」讓太空 Alexa 完全自給自足,不接入云的 Alexa 還可以減少一些關(guān)于隱私的擔(dān)憂。
Artemis I 此次搭載的 Orion 飛船 | 圖片來(lái)源:NASA
而且,地面上的用戶也可以從這項(xiàng)技術(shù)中受益——Alexa「本地語(yǔ)音控制」可以讓人們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)連接有限或沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)連接的情況下,用 Alexa 做更多事情。
Alexa 語(yǔ)音服務(wù)的首席解決方案架構(gòu)師 Philippe Lantin 也曾說(shuō),「想想看,當(dāng)你在汽車?yán)铮ㄟ^(guò)一個(gè)隧道,只有一個(gè)微弱的信號(hào)或沒(méi)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接時(shí),你可以繼續(xù)使用語(yǔ)音命令做一些事情,如調(diào)整收音機(jī),打開空調(diào)」。
此外,太空艙內(nèi)的聲學(xué)條件極其復(fù)雜,飛行期間的噪音,特別是發(fā)動(dòng)機(jī)和泵的噪音、艙內(nèi)金屬表面相關(guān)的混響,帶來(lái)了另一組問(wèn)題。
因?yàn)?,混響可以發(fā)出錯(cuò)誤的頻率,會(huì)干擾自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別,使 Alexa 難以接收到喚醒詞的召喚。
為了確保 Alexa 能夠在這樣的環(huán)境中理解語(yǔ)音,亞馬遜部署了兩個(gè)麥克風(fēng),提供了聲學(xué)和音頻處理軟件,使語(yǔ)音命令以 8000 赫茲的頻率傳輸,以支持通過(guò) Alexa 進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)語(yǔ)音交互;并調(diào)整處理算法,結(jié)合了來(lái)自麥克風(fēng)的信號(hào),以幫助 Alexa 理解從任務(wù)控制中心發(fā)出的命令。
在未來(lái),宇航員還可能會(huì)帶著聲學(xué)毯子旅行以解決這個(gè)問(wèn)題。
此外,亞馬遜團(tuán)隊(duì)表示,從「Artemis I」這個(gè)項(xiàng)目中學(xué)到的東西,現(xiàn)在正應(yīng)用于地球上其他具有挑戰(zhàn)性的聲音環(huán)境,比如在車窗搖下的行駛中的汽車中檢測(cè)語(yǔ)音等。
除了網(wǎng)絡(luò)和噪聲問(wèn)題,太空輻射是另一個(gè)棘手的問(wèn)題。
月球的輻射是地球輻射的 200 倍,因此,應(yīng)用在 Artemis 任務(wù)的設(shè)備,必須能夠抵御極端的沖擊和振動(dòng),它還必須至少對(duì)太空中的輻射有最低限度的抵抗力,并利用高度具體和定制的組件,如電源和數(shù)據(jù)線。
因此,必須從頭打造 Alexa,鑒于標(biāo)準(zhǔn)的音箱 Echo 可能無(wú)法在發(fā)射中「存活」下來(lái)。
合作伙伴 Lockheed Martin 公司設(shè)計(jì)了內(nèi)置 Alexa 的定制太空級(jí)硬件,確保設(shè)備能夠承受發(fā)射以及穿過(guò)范艾倫輻射帶產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊。
Alexa 與與一臺(tái)運(yùn)行 Webex 的 iPad 共享它的宇航服——Callisto。
Callisto 實(shí)際上是一個(gè)帶有 Alexa 揚(yáng)聲器(右上角)和麥克風(fēng)的大型的藍(lán)色面板,1.5 英尺乘以 1 英尺,深度約為 5 英寸;因此,太空中的 Alexa 可以聽到來(lái)自休斯頓的命令。
獵戶座 Orion 上的 Callisto 的樣子 | 圖片來(lái)源:亞馬遜
值得一提的是,亞馬遜、Lockheed Martin、 Cisco 完全承擔(dān)了將這一「科學(xué)怪人作品」送往月球的費(fèi)用。
因?yàn)椤窤rtemis I」是無(wú)人駕駛的,目前 Callisto 正坐在未來(lái)載人飛行任務(wù)中宇航員控制的地方,如果它有一天能和真正的乘員一起乘坐,它就不會(huì)坐在那里了,還將得到一個(gè)硬件的重新設(shè)計(jì)。
03 AI 進(jìn)入太空
宇航員在太空上非常忙碌,常常需要同時(shí)處理多項(xiàng)任務(wù),但他們?cè)谔罩械臅r(shí)間非常昂貴,一個(gè)宇航員在國(guó)際空間站一小時(shí)就要花費(fèi) 13 萬(wàn)美元。
作為信息檢索工具的智能語(yǔ)音助手 Alexa,或許是個(gè)解題思路。
Alexa 是「Artemis I」進(jìn)行測(cè)試的許多新的創(chuàng)新技術(shù)之一,這個(gè)測(cè)試將為 Alexa 協(xié)助未來(lái)的載人飛行任務(wù)——月球、火星和其他地方奠定基礎(chǔ)。
Lockheed Martin 商業(yè)民用太空戰(zhàn)略總監(jiān) Rob Chambers 在接受采訪時(shí)也表示,「Callisto 為我們提供了一個(gè)測(cè)試平臺(tái),我們希望證明,這種類型的技術(shù)可以幫助宇航員,通過(guò)一些獨(dú)特的人機(jī)交互技術(shù),使他們的工作更簡(jiǎn)單,更安全,更高效」。
未來(lái),宇航員將從 Alexa 那里獲取信息和指引,從而更簡(jiǎn)單、更高效地完成工作。
此外,Alexa 的「陪伴」可以一定程度上的緩解宇航員們?cè)诼L(zhǎng)的星際旅程中滋生的孤獨(dú)、緊張、焦慮、抑郁等消極情緒。正如俄羅斯著名科學(xué)家奧列格在上世紀(jì)所說(shuō)「限制人類探索太空的不是科學(xué),而是心理學(xué)」。
事實(shí)上,Alexa 并不孤獨(dú)。其他國(guó)家和組織也在研究可以在太空中使用的機(jī)器人。
CIMON 是一個(gè)漂浮的「球」|網(wǎng)絡(luò)
空客、德國(guó)航空太空中心(DLR)、IBM 和慕尼黑大學(xué)(LMU)共同打造了一個(gè)太空陪伴 AI 機(jī)器人 CIMON。
CIMON 是個(gè)沒(méi)有四肢的飄浮機(jī)器人,外型接近球型,重量約為 5 公斤,由塑膠與金屬材質(zhì) 3D 打印而成,因此綽號(hào)「飛行大腦」。
CIMON 內(nèi)部搭載著 IBM 的人工智能系統(tǒng) Watson,不僅能協(xié)助宇航員們的日常工作,其豐富的交互功能還能夠減輕宇航員的壓力。它可以識(shí)別宇航員的聲音和面部,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的對(duì)話,同時(shí)還能通過(guò)攝像頭捕捉到對(duì)方的情緒變化,并利用這些信息與其更好地交互。
當(dāng)人們?yōu)?OpenAI 推出的 ChatGPT 而興奮的時(shí)候,可能還沒(méi)有想到,已經(jīng)在逐漸改變?nèi)藗兩畹娜斯ぶ悄?,其?shí)已經(jīng)隨著人類探索的步伐,開始進(jìn)入到太空之中。雖然目前這些人工智能助手還只是類似玩具的存在,但相信在不久的將來(lái),「HAL」式的人工智能,很可能會(huì)成為人類漫游太空的重要工具。
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