自從美國太空總署(NASA)在2019年開始派遣機器「蜜蜂」幫手前往國際太空站,就幾乎每天都有愈來愈聰明的機器人問世。機器人技術的歷史其實超乎想像地漫長,且與人工智慧關係密切。從古代傳說中的機械人到特斯拉的自動駕駛車,如今這已然是成長最快速的科學研究領域......
文:羅布・沃(Rob Waugh)
蜜蜂能在太空裡飛嗎?太空蜜蜂能如何幫助我們上火星
《星際大戰:曙光乍現》(Star Wars: A New Hope)中,天行者路克(Luke Skywalker)用飄浮的無人機練習光劍,無人機在空中忽高忽低,像有生命一樣閃避著路克的武器。那一幕啟發了NASA為國際太空站打造一群現實中的無人機。這些無人機稱為太空蜜蜂,會「盤旋」在太空站微重力走廊的半空中,寬32公分,每隻重9公斤。NASA的資深機器人學家瑪麗亞・布拉特把自己描述成這些機器人「驕傲的家長」。太空蜜蜂接替了太空站 前一代的自由浮動機器人(能力遠比較差)。
布拉特一開始是因為讀到關於太空總署女性工程師的事而受到激勵,決定研究機器人學。她說,設計自動化機器人的亮點之一,是觀察機器人表現時,因為機器人不可預期而產生的好奇:「它為何那麼做?」
太空蜜蜂在太空中進行了史上第一次自由的自動化飛行。NASA的科學家希望那三隻太空蜂(女王、大熊和蜂蜜)能擔起重要角色,幫助人類到達其他星球,親自前往或測試未來任務所用的科技。
機器人夠敏捷,能在太空站裡移動,可能是靠著機器人自己控制,也可能是從地球遙控。NASA希望太空人造訪行星表面時,這些機器人(或類似的機器人)能發揮「照顧者」的功能。飛行中(尤其長途的行星際任務),機器人可以為太空人騰出時間,讓他們專注在科學和其他重要任務上。今日,太空人花許多時間在修理、清點庫存與清潔。一份2006年的研究發現,太空站的太空人每天都要花一個半到兩個小時維護太空站。
蜜蜂勤做工
太空蜜蜂最後可能會接手監督空氣品質、測量聲音等等任務(目前由太空人手動操作),甚至掃瞄太空站設備上的無線射頻辨識標籤(類似商店裡保護衣物的防盜裝置),清點庫存。
太空蜜蜂和《星際大戰》中天行者路克的無人機不同,並未配備前所未有的科技——太空蜜蜂是靠迷你噴嘴來推動。每一隻太空蜜蜂都有兩個推進模組,用旋螺槳吸進空氣,再從12個噴嘴中的任一個噴出,讓太空蜜蜂移動。
目前這種機器是「半自動」的。太空蜜蜂從2019年起就在太空站了,任務早期經常由地面的操作員透過無線電鏈路來操作。不過太空蜜蜂能靠自己在太空站飄來飄去,拍攝影片和照片,傳送給地球的團隊。
太空蜜蜂用視覺來導航,但仰賴現成的地圖,而不是自己研究要去哪裡。太空人用手拿著大熊(太空蜂之一)在日本的實驗艙裡移動(這是太空站最大的一部分),收集影像傳回地球處理,辨識特徵,建立大熊用來導航的地圖。
在第一個自動化任務中,機器蜜蜂離開停泊處,依照一份飛行計畫行動,這份飛行計畫由太空站內的航路點與目標構成,資訊都是地面團隊上傳給機器蜜蜂的。NASA的太空人克里斯蒂娜・科赫(Christina Koch)是六十號探索任務的飛航工程師,她飄浮在太空蜂後方,一方面確保自己不會因為擋到太空蜂的導航攝影機而擾亂它,但主要是為了讓機器自己飛。
獨立工作
機器蜜蜂飛的時候會用上多種感應器,甚至能用機械手臂抓住牆上的桿子,在拍攝時「棲」在桿子 上,節省電力。NASA正是希望這樣的獨立能力能讓太空蜂發揮功用。太空蜂不需要太空人花時間充電或拆卸(太空蜂能自己停泊、充電、離開),幾乎可以不需要太空人監督,完成所有的任務。
未來,太空蜂(或類似的機器人)甚至能在太空站外探索。NASA測試過壁虎腳啟發的黏著科技,這科技讓機器人的手臂和腿可以「黏」在牆上,靈活很多。黏性在太空的真空中也不會失效,所以機器人能在太空站外工作,而人類太空人也不必再冒險去太空漫步。
下一代
太空蜜蜂是為了長途旅程而建造的。每一個太空蜜蜂都有三個酬載艙,方便裝載新裝置,所以科學家能「借用」太空蜜蜂,為未來的任務開發新科技。太空蜜蜂停泊充電時,可以安裝新軟體。布拉特說,長遠來看,太空蜜蜂的角 色是為未來任務測試新科技。不過布拉特說,她工作中最有趣的一部分,是想出如何讓機器人變成堪用的人類陪伴者。
太空站的太空人起先擔心飄浮機器人會威脅他們在太空站上僅有的那一點隱私。布拉特和她的團隊確保機器人只會發出「恰到好處」的嗡嗡聲,以免太空人因為寂靜無聲的機器人從背後飄過來而嚇一跳。
書籍介紹
本文摘錄自《NASA的太空蜜蜂:50個開創歷史的人工智慧與機器人》,大石國際文化出版
作者:羅布・沃(Rob Waugh)
譯者:周沛郁
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自從美國太空總署(NASA)在2019年開始派遣機器「蜜蜂」幫手前往國際太空站,就幾乎每天都有愈來愈聰明的機器人問世。機器人技術的歷史其實超乎想像地漫長,且與人工智慧關係密切,本書就以這兩個領域為主軸,介紹其中最具開創性的發現與進展。
從古代傳說中的機械人到特斯拉的自動駕駛車,《NASA的太空蜜蜂》記錄了一個引人入勝的演化過程,其中心思想就是利用有智慧的人造物件來滿足人類需求。如今這已然是成長最快速的科學研究領域,本書就以透徹而又平易近人的手法帶你認識它的演進史。
本書特色
詳細介紹種種劃時代的實驗和發明,以及在機器人技術與人工智慧領域引領群雄的科學家。從第一台可以運作的自動機,到徹底改變人類生活的電腦,乃至上太空工作的機器蜜蜂:這是一趟迷人而又充滿啟發性的旅程,帶領你進入今日成長最快速的科技領域。
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責任編輯:翁世航
核稿編輯:丁肇九