會有航天版ChatGPT嗎？

ChatGPT現(xiàn)在很火，作為一個人工智能聊天機器人，它擁有信息整合能力、自然語言處理能力，能根據(jù)要求進行聊天、撰寫論文、創(chuàng)作詩歌，還可以生成游戲劇本、編寫程序代碼。

而在航天工程任務(wù)中，需要處理大量數(shù)據(jù)，協(xié)同大量儀表、設(shè)備與傳感裝置，那么人工智能在航天領(lǐng)域可以大顯身手嗎？

科幻電影中的一些情節(jié)看上去并不是天方夜譚，而是對人工智能技術(shù)作用于航天領(lǐng)域的合理想象。有一些事情也正在悄悄發(fā)生變化。

對自我診斷修復(fù)能力的“渴望”

航天器造價高、工作環(huán)境復(fù)雜，在空間環(huán)境中若發(fā)生故障很難修復(fù)，從而造成重大損失。因此，航天器故障診斷技術(shù)能否向著智能高效化的方向發(fā)展顯得尤為重要。

“航天器越來越復(fù)雜，傳感器數(shù)量越來越多，我們原來采用預(yù)先設(shè)定規(guī)則的故障診斷方法，需要對各種可能出現(xiàn)的異常設(shè)定判斷閾值，這里就需要大量的專家經(jīng)驗，但對經(jīng)驗之外的故障通常缺乏檢測能力。”航天科技集團五院通信與導(dǎo)航衛(wèi)星總體部信息室副主任宮江雷表示。

人工智能技術(shù)會是衛(wèi)星診斷自身故障的“好幫手”。衛(wèi)星設(shè)計師正試圖讓航天器搭載人工智能處理部件上天，實現(xiàn)自主導(dǎo)航、控制、數(shù)據(jù)處理、故障判斷和重構(gòu)維修工作。

以往，衛(wèi)星在軌的運行狀態(tài)、故障、壽命等情況是通過地面測控系統(tǒng)進行監(jiān)測、預(yù)警的，“而人工智能算法具備不斷學(xué)習(xí)強化和自適應(yīng)的特性，數(shù)據(jù)怎么變，它就怎么調(diào)整，并且會變得越來越準(zhǔn)確?！睂m江雷表示。

“特別是隨著現(xiàn)在通信、導(dǎo)航、遙感需求的興起和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度的提升，對遠程信息傳輸進行良好管理并確保優(yōu)質(zhì)的傳輸性能和可靠性，比以往任何時候都重要?！睂m江雷指出，例如太空垃圾增多，空間碎片撞擊航天器概率變大；衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展導(dǎo)致信息安全領(lǐng)域的隱患越來越大等，這些都預(yù)示著人工智能技術(shù)有著巨大的發(fā)揮空間。

傳統(tǒng)的故障特征提取與識別評估方法是基于人類經(jīng)驗進行的，難以準(zhǔn)確描述復(fù)雜故障特征信息，而結(jié)合不同應(yīng)用場景下的多種人工智能學(xué)習(xí)算法，可有效提高航天器復(fù)雜撞擊導(dǎo)致故障檢測效率和特征分類效果，在探測和評估之余提供風(fēng)險預(yù)警和修復(fù)幫助。

ChatGPT與航天結(jié)合的設(shè)想

航天科技集團一院正在進行“智慧火箭”的研究，使火箭在出現(xiàn)故障時自動識別結(jié)果并主動更改策略，實行自主化飛行，讓火箭更智能、更聰明。

火箭末速修正飛行過程模擬圖在運載火箭高密度發(fā)射常態(tài)化的今天，火箭對自主故障診斷及任務(wù)重構(gòu)能力也十分“渴望”。一院研究中心人工智能專家介紹：“我們將結(jié)合人工智能與信息技術(shù)，建立運載火箭全生命周期的智慧健康監(jiān)測系統(tǒng)，將其貫穿火箭設(shè)計驗證、生產(chǎn)制造、測試發(fā)射和飛行試驗全生命周期?！?/p>

能不能研究一個定制化的ChatGPT？

航天設(shè)計師們設(shè)想：通過構(gòu)建智能化輔助設(shè)計系統(tǒng)，整合現(xiàn)有的海量資料及資源，模擬人腦思考的過程，形成一個“智慧大腦”，人工智能未來可能會成為設(shè)計航天產(chǎn)品的輔助工具。

ChatGPT與航天結(jié)合后也許就像一個經(jīng)驗豐富的航天高級專家，可以對文本數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)化分析、理解與信息提取，輔助設(shè)計師來進行運載火箭和航天器的設(shè)計工作。由于“智慧大腦”能夠在很短的時間內(nèi)完成大量知識的學(xué)習(xí)，并從中找出最優(yōu)方案，設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)計水平也能夠得到保證。

主發(fā)動機發(fā)生故障后，在線規(guī)劃新的停泊軌道與降級軌道，挽救火箭任務(wù)

以智慧火箭為例，在生產(chǎn)過程中，“智慧大腦”可以完成對火箭全生命周期信息的收集與保障，建立起一個綜合檔案履歷資料庫，收集制造、裝配、測試各個過程的數(shù)據(jù)與知識，構(gòu)建大數(shù)據(jù)分析中心，作為智慧火箭的數(shù)據(jù)支撐與健康診斷的依據(jù)，從而降低設(shè)計和研制成本、提升測發(fā)效率、提升火箭的可靠性。

定制化ChatGPT也需要通過深度學(xué)習(xí)，對人類思維方式建模，讓機器能夠理解人的行為，并將知識運用到與用戶的交互中，達到機器“人性化”的終極目標(biāo)，實現(xiàn)人工智能技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用。

專家指出，實現(xiàn)定制化ChatGPT，還需要航天工作者將大量訓(xùn)練樣本和知識信息注入機器學(xué)習(xí)過程中，并不斷提升算法的泛化性和適應(yīng)性，在應(yīng)用層進行強化訓(xùn)練，提高算法的水平。

擔(dān)憂之處與先期破冰

人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，正在悄悄改變航天產(chǎn)品設(shè)計的原有模式和格局。但宮江雷指出了當(dāng)下的困難：航天器的遙測故障樣本數(shù)據(jù)較少，深度學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練和應(yīng)用的效果會受限。

除此之外，將人工智能方法應(yīng)用于在軌航天器中仍有許多需要解決的問題，如當(dāng)前航天器存在的計算能力、存儲資源不足的問題等。

宮江雷也表示，當(dāng)前的大部分人工智能技術(shù)還處于“弱人工智能”階段，因此在航天領(lǐng)域的現(xiàn)實應(yīng)用中，仍以發(fā)展輔助分析和輔助決策層次的人工智能技術(shù)為主。

以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為核心的人工智能具有“不可解釋性”，這意味著人類無法知道智能算法給出這個結(jié)果的原因?！安豢山忉尅本鸵馕吨L(fēng)險，特別是在要求“萬無一失”的航天工程任務(wù)中，這也是航天設(shè)計師們心里擔(dān)憂的。

“我們要對‘小樣本學(xué)習(xí)’進行破局，試圖通過有限數(shù)量的數(shù)據(jù)集訓(xùn)練出較好的效果。我們還亟需提升星上處理能力，一方面采用高性能的宇航級芯片提升星上的計算能力，另一方面升級星上的信息系統(tǒng)架構(gòu)，提升星上的數(shù)據(jù)傳輸能力，為人工智能算法在衛(wèi)星上的應(yīng)用夯實基礎(chǔ)。”宮江雷說。

未來，隨著算法、算力和云技術(shù)的進一步突破，航天設(shè)計師們對未來“強人工智能”在航天領(lǐng)域終將走向自主決策的應(yīng)用層次表示出樂觀看好的態(tài)度。

宮江雷始終認為，人工智能技術(shù)向航天領(lǐng)域的滲透日趨廣泛，未來一定會實現(xiàn)技術(shù)的跨代，從而促進整個航天領(lǐng)域的發(fā)展。

航天設(shè)計師對人工智能技術(shù)的期望，亦是對探索人類未知、宇宙奧秘的期待。太空之中、九天之外，也勢必成為人工智能的一個重要舞臺。