首个上太空的 AI 机器人：谁把“哈尔”和“莫斯”带进现实？

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《2001：太空漫游》问世已经半个世纪，其中可爱又可怕的机器人“HAL9000”构成了人类对人工智能最初的幻想。2008 年，皮克斯动画《机器人总动员》当中，人类船长大战自动驾驶 AI“奥托”的情景也成为一代经典。而今年初大热的《流浪地球》，其中也有吴京扮演的飞行员与 AI “莫斯”的对手戏。存活在艺术作品中的星际 AI，似乎都有点代替人类的智慧，来自作主张的意思，它们的反复出现也昭示着 AI 真正被引入太空探索的日子越来越近。今天，我们真的看到了一款 AI 被带入太空，难道电影里的镜头就这么变成现实了？2019 世界人工智能大会 (WAIC) 于 8 月 29 至 31 日在上海举行，诸多参会企业都带来了“压箱底”的绝活。而 IBM 展示的首位宇航员交互式移动伙伴 Project CIMON (Crew Interactive MObile CompanioN)，就是第一款可以在太空自主自由飞行的机器人，也是第一个在太空中与人互动的人工智能设备。Project CIMON 是被德国航空太空中心（DLR）授予的科研项目，由空中客车公司（Airbus）和 IBM 共同开发。它于 2018 年 6 月发射到了国际空间站，并在同年 11 月进行了第一次太空互动，成为太空人机交互的首例技术示范。

8 月 29 日，Project CIMON 项目团队成员，IBM 商业心理学家、人工智能顾问 Sophie Richter-Mendau 在 WAIC 现场接受了媒体群访，讲述了这个项目背后的故事。

一种为宇航员节约时间，提高效率的新工具根据 Sophie Richter-Mendau 介绍，Project CIMON 开发的背景其实非常好理解。不管是民航飞行员还是宇航员，都必须伴随着一本厚厚的《飞行手册》上天，其中规定的一些操作流程是他们必须遵守和时刻查阅的。随着科技进步，原本纸质的手册，逐渐改为笔记本电脑，又改为平板电脑。不过无论如何，总还是需要宇航员手动操作。在空间狭窄的国际空间站内部，宇航员做研究和实验需要很专注，工作安排得很紧凑也很复杂，有些要经过上百个步骤。宇航员通常两只手都在操作，要想查阅手册，只能暂时停下工作，飞到通常固定在舱壁上的笔记本电脑那里查询。Project CIMON 是一个可以飞来飞去、随时跟随在宇航员身边的机器人。宇航员只需要用自然语言询问 Project CIMON 下一步是什么，需要什么样的仪器，等等。做完实验，也可以让 Project CIMON 记录宇航员所做的一切，拍一些照片、音频或视频。所以，Project CIMON 可以提供宇航员需要的各种帮助，为宇航员节约宝贵的时间，提高实验效率。一个为太空任务优化的智能助手Project CIMON 是一个比篮球稍大一点的机器人，直径 32 厘米，重量在 5 公斤左右，可以在零重力环境下自主飞行。只要跟它说：“到这边来”，它就会转动内置的风扇，平缓地滑翔到宇航员面前，以进行面对面的互动。最初空客对这个机器人起名叫“太空球（Space ball）”，不过后来从动画片《太空突击队》（Captain Future）里面找到灵感。有一位教授“活脑”叫做“Wright CIMON”。这就是 Project CIMON 名字的由来。Project CIMON 的硬件设计是由空客完成，而 IBM 提供了人工智能技术。它使用了久负盛名的IBM Watson人工智能，来让机器模仿人类的行为。例如，用语音转文字服务听取宇航员的指令；用IBM Watson Assistant判断用户的意图和应答；用文字转语音服务输出结果；用面部识别技术判断是哪位宇航员，并结合对方表情做出人性化、情绪化的回复。Project CIMON 本质是一个增强版的智能助手，不过相比 Siri、Alexa、Cortana 等泛用型助手，Project CIMON 针对航空领域进行了多重优化和特殊训练。主要有两方面：一是必须增加高噪音环境下的识别准确度，空间站的噪音来自实验舱设备和空气净化系统等；二是必须适配航天专用术语和表达方法，例如宇航员有时用“Affirm”表示“确认”，助手要避免错听成“A firm”（一家公司）。Project CIMON 所有的 AI 服务不是在本机运行，而是先把指令通过卫星传送到位于德国的 IBM 云数据中心，单程耗时约 450 毫秒；而在地球上的指令处理时间大概需要 1 秒钟。所以在太空中跟 Project CIMON 对话时，会有两秒钟的延时。一个不断进化的太空伴侣本身是商业心理学家的Sophie Richter-Mendau 为了让 Project CIMON 胜任太空的工作，还花了不少心思设计它的性格。例如，对它说“我想念地球了”，它会用平缓的声音给予安慰；在情绪高涨的实验途中询问，它也会用比较高的音调鼓励你。此外，它也能点头和摇头，强化它表述的内容。

Sophie 认为，AI 开发方面主要的难点在于，这是一个目标客户群体较小的项目，没有那么多的宇航员可供测试，所以需要在小数据集的前提下开发。同时在地面的实验室，也可以采集模拟数据进行分析。IBM 方面通过衡量已启动、已完成或已关闭的任务数量，判断 Project CIMON 能否协助宇航员来完成实验任务；也会通过与宇航员的访谈和问卷调查，来了解他们的体验和感受。至于 2 秒钟时延的问题，如果要考虑将部分算力转移到端或者边缘，之前也要进行充分的评估。IBM 也在对 Project CIMON 进行持续的开发，用于新的应用场景。首先是帮宇航员找丢失的小东西，也就是“目标检测”；更大的愿景是，让 Project CIMON 参与探月，火星探测等外太空探索任务。未来非常有可能实现的另一功能，是利用视觉识别进行判断，主动开启谈话。Sophie表示，IBM 希望 Project CIMON 不仅能胜任辅助科学实验、设备维护等工作，更可以为宇航员客观决策提供帮助，并成为他们心理上的好伴侣。