NASA将让火星车AI自行筛选数据传回地球

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NASA将让火星车AI自行筛选数据传回地球是怎么回事，是真的吗？2020年07月14日是本文发布时间是这个时间。下面一起来看看到底怎么回事吧。
                                NASA将让火星车AI自行筛选数据传回地球
                               
                                允许火星车智能系统选择分析对象，以及向地球上的我们报告什么内容，将有助于克服向地球远距离传递信息的局限，更好地在遥远行星搜寻生命踪迹。
                               
                               


欧洲航空局研发的罗萨琳德·富兰克林火星车的艺术概念图。图片来源：ESA/ATG medialab

来源 Goldschmidt Conference
翻译 阿金
审校 戚译引

美国航空航天局（NASA）开始探索如何让远程车载计算机主导搜寻其他行星上的生命踪迹。来自 NASA 戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）的科学家已经公布了第一批新型智能系统成果，这些系统将被安装在太空探测器上，它们能够鉴别出岩石样本中生命的地质化学特征。允许这些智能系统选择分析对象，以及向地球上的我们报告什么内容，将有助于克服向地球远距离传递信息的局限，更好地在遥远行星搜寻生命踪迹。这些系统将会在 2022/23 ExoMars 火星任务中首次亮相，然后更加全面地应用到太阳系更遥远天体的探测任务中。

首席研究员维多利亚·达·珀安（Victoria Da Poian）在国际地球化学年会（Goldschmidt Geochemistry conference）上展示了这项成果，她说：“这是太空探索中富有远见的一步。这意味着随着时间的推移，我们将放弃让人类参与到太空任务的每一步的观念，而是考虑使用装备智能系统的计算机，它们接受训练，自行做出决策，能够优先将最有意思、或者时间上最关键的信息传送回地球。”

埃里克·莱尼斯（Eric Lyness）是 NASA 戈达德太空飞行中心行星环境实验室（Planetary Environments Lab）的软件工程主管，他强调，行星探索需要智能仪器：“将数据传送回地球要花费很长的时间，开销也很大，这意味着科学家们不能凭自己的意愿决定要做多少实验、或者要分析多少数据。仪器收集样本之后，使用人工智能（AI）来执行第一轮数据分析，再传送回地球，NASA 能够优化我们接收到的数据，这将会极大提升太空任务的科学价值。”

维多利亚·达·珀安和埃里克·莱尼斯（两位都在 NASA 戈达德太空飞行中心工作）已经训练了一批人工智能系统，让它们分析数百份岩石样本，以及数千份来自火星有机分子分析仪（MOMA）的实验光谱。MOMA 将会装载在 EXOMars 的罗莎琳德·富兰克林火星车（Rosalind Franklin Rover）上，于 2023年一起登陆火星。MOMA 是基于质谱仪的最先进设备，能够分析并且识别岩石样本中的有机分子。它将会通过分析岩石样本，寻找过去或现在存在于火星地表以及地下的生命踪迹。送往火星的系统仍然会将大部分数据传送回地球，但是之后送往太阳系外的智能系统则被赋予自主权，决定发送哪些信息回地球。

第一批结果显示，当系统的神经网络算法处理未知化合物光谱时，结果的准确率可以高达 94%，与过去见过样本匹配的准确率则有 87%。研究人员还会进一步完善系统，直到完全适合 2023 任务。

维多利亚·达·珀安继续说：

“我们从无人（航天）任务中获得的就是数据，大量的数据。对数亿公里之外的地方发送数据，这在不同环境下非常具有挑战性，而且价格极其昂贵，带宽也是有限的。我们需要确定发送回地球的数据的优先级，但还需要保证这么做的同时不会丢失重要信息。这引导我们开始研发智能算法，现在能够帮助科学家分析他们的样本并制定后续操作决策，而我们更长远的目标则是让算法自行分析数据，调节仪器展开后续操作，无需地面反馈回路的参与，最终只将最有意思的数据传送回来。”

团队使用基于地球的 MOMA 仪器探测到的最初实验测试原始数据，训练计算机来识别出熟悉的模式。当接收到新的原始数据之后，软件会告诉科学家先前遇到的哪些样本与新数据匹配。

埃里克·莱尼斯说：

“这一任务将会面临严格的时间限制。当我们在火星上进行操作时，样本在火星车上最多只保留几周的时间，然后火星车会丢掉样本，前去新的地方挖掘。所以，如果我们需要重新检测样本，就需要快速完成，有时候要在 24 小时内完成。在未来，当我们去探索木星卫星，比如欧罗巴（Europa），或者土星卫星，比如土卫二恩塞勒达斯（Enceladus）和土卫六泰坦（Titan）时，我们将需要当场做出实时决策。对于这些卫星，需要花 5 到 7 小时的时间让发送自地球的信号抵达仪器设备，所以，这就不像控制无人机那样是一种即时响应。我们需要给仪器自主权，让它们自行快速决定，以实现对我们有利的科学目标。”

以上内容详情参见 NASA 计划中的土卫六“蜻蜓号”任务（Dragonfly mission）。这是 NASA“新前沿”项目（New Frontiers）的一部分。”

埃里克·莱尼斯评论说：“MOMA 的生命搜索仪器产生的数据一开始会很难解读。它不会像人一样大声喊出‘我在这里找到生命啦！’，但却会给我们提供需要分析的可能性。这些结果在很大程度上将会告诉我们仪器发现的地质化学情况。我们的目标是这个系统能够给科学家指明方向，比如，我们的系统可能会报告说：‘有 91% 的置信度宣布这一样本与真实世界的样本相符合，有 87% 的概率肯定这是磷脂，类似于 2018 年 7 月 24 日检测到的样本，数据结果如下所示……’。我们仍然需要人类来解读发现的内容，但是第一步的过滤工作会由 AI 系统完成。”

研究人员指出，从火星传回数据相当昂贵，随着探测器离地球越来越远，开销会越来越大。“来自火星车的数据成本可能是你手机信息成本的 10 万倍，所以我们需要的数据要包含尽可能多的科学价值。”埃里克·莱尼斯补充道。

来自伦敦自然历史博物馆（Natural History Museum）的行星地质学博士后研究员乔尔·戴维斯博士（Joel Davis）评论说：“行星探索任务的一个主要挑战就是让数据传回地球，这一过程既费时又费钱。在火星上，信号传输的延迟大概在 20 分钟左右，而你在太阳系中飞得越远，延迟也会越厉害。考虑到探测器有限的寿命，科学家们就必须精挑细选要发送回来的数据。当然，这些成果看上去的确鼓舞人心，宇宙飞船拥有更大的自主权是保证传回有用信息的一个方法。”戴维斯博士没有参与这项研究。

国际地球化学年会感谢 NASA 的戈达德太空飞行中心协助准备这一材料。ExoMar 是欧洲航空局（ESA）和俄罗斯联邦航空局（Roskosmos）的联合项目，其核心任务之一就是在火星上寻找过去以及现有的生命踪迹。项目关键设备就是 MOMA，这是由德、法、美三国团队联合开发的技术，由位于德国哥廷根的马克斯·普朗克太阳系研究所（Max Planck Institute for Solar System Research）领导。

国际地球化学年会是全球重要的地球化学会议，由美国地球化学学会（Geochemical Society）和欧洲地球化学协会（European Association of Geochemistry）联合主办。一年一度的会议涉及的主题包括气候变化、天体生物学、行星和星际发展和条件，地球材料化学、污染、海底环境、火山现象，等等。2020 年的夏威夷大会于 6 月 21 日至 26 日在线上举行，详细内容请点击以下链接：https://goldschmidt.info/2020/index   。2021 年的会议将会在法国里昂举办，而 2022 年则会重新安排夏威夷年会。

原文链接：
https://eurekalert.org/emb_releases/2020-06/gc-ntf062320.php