专访 | 擎天巨臂是人工智能的综合呈现

来源:中央纪委国家监委网站    作者:中国包公传媒网    人气:    发布时间:2021-07-05    

中央纪委国家监委网站 王雅婧

  中国空间站任务的进行,带火了又一个大国利器——被网友称为“擎天巨臂”的空间站机械臂。研发这样一个复杂系统,有哪些难点?空间站机械臂和嫦娥五号机械臂相比有什么区别?围绕相关问题,记者对空间站机械臂视觉系统项目团队成员、西安交通大学软件学院助理教授郭宇进行了采访。

  问:中国空间站机械臂是目前智能程度最高、难度最大、系统最复杂的空间智能制造系统。研发这样一个系统,有哪些难点和挑战?成功完成这样一个系统对人工智能领域的发展而言意味着什么?

  郭宇:机械臂是一个系统化的工程,各方面指标都很先进,这对于它的每个分系统都提出了很高要求。对于视觉分系统来说,它相当于机械臂的眼睛,任务是要对太空当中的场景进行监控识别和定位。在设计中,我们所面临的难点首先是太空环境具有很强的不确定性,比如说光照变化以及粒子辐射等等,这给视觉识别带来更多困难;其次是机械臂它本身要完成的任务具有多样性和复杂性,这需要更加复杂的感知算法或软件算法设计。再次是系统研发完成之后,它需要做一个验证,显然,我们是不可能提前去太空验证的,所以,怎么在地面上构建一个模拟太空的验证系统,也是一个难题。

  机械臂设计建造中运用了很多人工智能技术,相当于是众多人工智能技术的一次成功的工程化应用。航天工程对技术细节的要求非常高,这次成功应用,可以说是对我国整个人工智能技术研发成果的一个高水准认证。这些技术之后可以应用到民生产业的应用场景当中,对于国民经济发展起到一个很强的推动作用。同时,人工智能技术是当下大家都在谈的一个话题,但是这个技术具体呈现出来到底是什么样,机械臂相当于给出了一个综合而具体的呈现

  问:近年来,我国深空探测和深海探测项目上运用了越来越多的人工智能技术。您如何看待人工智能技术在这两个领域的应用前景?

  郭宇:深空探测和深海探测的一个共性就是探测环境复杂,而且有一些是人类无法到达的。人工智能技术可以帮助我们突破对这些领域的认知限制,还可以帮助人类突破自身的行动极限,实现一些过去我们做不了的事。因此,人工智能技术在这两个领域的应用前景应该是非常广阔的。我觉得后面可能会有两个方向,一个是我们会有全智能化设备的研发,“全智能化”的意思就是整个设备都是由人工智能技术所驱动的,这个设备能自主完成我们设定的一些任务,完全不需要人去操作。另一个是人工智能会以人机协同的方式来帮助人类拓展自己的行动边界。这个技术可以应用到我们的一些载人探测计划中,增强人类的探索能力。

  问:从之前的嫦娥五号到如今的空间站,您和团队都有参与其中的机械臂项目。这两个项目的任务要求有什么不一样的地方?

  郭宇:嫦娥五号降落到月表之后,要在月表采集一些小石块以及土壤样本。在这个过程中,它需要有一个视觉系统去引导机械臂完成采样工作,我们团队做的就是这个视觉系统的研发。从技术层面上来讲的话,空间站机械臂视觉系统的功能和技术要求比嫦娥五号要高出更多。因为嫦娥五号的视觉系统只需要对某一片区域进行定位,而且它在收集目标物的时候,不需要知道它的形态是什么样的,只需对目标进行粗精度定位就可以了。但是对于空间站机械臂来说,它的任务具有多样性,既需要对外界环境进行监控,还需要对目标进行识别、定位,在对目标定位的精度上,要求也更高。因为空间站机械臂后续要涉及到在轨维护,就是辅助宇航员去修理空间站的一些设备,因此它必须能很精确地识别和操作目标。此外,我们新发射的各种舱体,在空间站上进行组装的时候,也需要机械臂能够精确地把舱体牵引过来。可以说,空间站机械臂是一双更加灵巧的手臂。

  问:您个人如何看待我们国家深空探测事业的快速发展?

  郭宇:深空探测事业的快速发展体现了我们国家目前整体科学技术水平的提高和综合国力的提升。中国深空探测事业的发展,为人类太空探索和地外资源利用贡献了自己的力量。同时,深空探测工程所需要的技术和设备的研发,也促进了相关领域,包括一些基础学科的发展。

  问:现在我们经常提“科技制高点”这个词,为什么我们要抢占科技制高点?您觉得这对科研工作者提出了怎样的要求?

  郭宇:抢占科技制高点,是我国经济转型发展和国防安全的需求,缺乏前沿关键技术的领域,容易被其他国家卡脖子。对于科研工作者来说,面向国家的这一战略,我们首先要做到着眼于国家的一些重大需求,比如说我们的研究要符合国家的发展需求。在这个基础上,我们还要做到两点,一个是“看得远”,一个是“做得深”。“看得远”的意思就是我们得对自己所处的领域有一个更前沿、更有远见的认识,对这些技术所能产生的一些价值,要有一个准确和清晰的判断。“做得深”的意思是确定了自己具体的研究方向后,一定要沉下心来把这个东西的深度不断地向下挖掘,这样才能在细分领域去超越现有的技术水平,实现技术引领。

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