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周一 · 最新发现 | 周二 · 牧夫专栏 周三 · 太空探索 / 周三 · 天文测试 周四 · 观测指南 | 周五 · 深空探测 周六 · 星空的诗 | 周日 · 天文周历 火星 来自牧夫天文 00:00 04:40 有了更聪明的“大脑”， 好奇号可以自己选择目标 让好奇号变得更聪明的原因是2015年10月地球上传的一次软件升级。该软件的名字是“搜集优先科学目标自主探索”（Autonomous Exploration for Gathering Increased Science, 简称AEGIS）。这是历史上第一次将人工智能应用于远程探测器上。而根据NASA科学家透露，这次结果表明相似的人工智能技术可以被应用在未来更多的任务中。
AEGIS使得探测器能够被训练以从众多岩石中挑选出科学家想要研究的具有特定属性的那些。因为地球上的控制探测器的科学家无法每时每刻都与好奇号保持联系，所以这项技术非常具有价值。现在，好奇号能够在没有接收任何指令的情况下自主地寻找可被作为样本的目标，而不是像以前那样等着接收“去那儿给那块岩石采样”的命令。
“我们无法始终与好奇号保持联系，因为火星的自转，当好奇号在火星背面时我们就无法控制它。”雷蒙德·弗朗西斯，AEGIS的主要系统工程师说。
 好奇号火星探测器的桅杆上装载着两台用于研究探测器周边环境的仪器，和两台立体视觉导航照相机以用于操控探测器和计划下一步行动。 Credit: NASA/JPL-Caltech 自从AEGIS系统被应用于好奇号后，在2016年5月13日至2017年4月7日这段时间中，该软件总共被使用54次。在没有该软件的时候，好奇号用于观察科学家感兴趣的区域仅占全部时间的大约24%，而使用该软件后，该比例上升到93%。
即使探测器能够与地球取得联系，从地球发出的指令传递到火星也需要一定的时间，从火星发回的反馈也是同样如此。在2016年5月，火星到地球的距离达到了11年中最近的一次——7531.7万千米。穿越如此长的距离，一个无线电信号要耗时4分钟多一点。所以如果科学家想对火星表面某个目标看得更仔细一些，从发出命令到看到回复，要等待超过8分钟的时间。
对于任何探测器项目来说，空闲的时间就是被浪费掉的时间，而由于将一个机器人送上火星这样一个任务既昂贵又困难，所以这显然不是科学家想要的。一天中毫无目的地晃上几个小时可能感觉不是很多，但是在整个任务的时间跨度中把这些时间累加起来，所造成的浪费就是不可忽视的了。有了AEGIS，探测器可以在等待接收传来的下一次无线电指令时自己运行至一个地点，选择一个目标，并进行数据的收集。这就意味着地球上的科学家完全可以在下次与探测器建立联系时再手动控制其选择目标而不用感到之前的时间都被浪费了。
NASA团队通过AEGIS软件操控好奇号在火星背面时对火星基岩的默里岩层特征进行分析。默里岩层是一种露出地面的岩石带，具有泥岩特征。这种岩层的成因有可能是液态水的湖泊。科学家希望知道默里岩层的化学组成会不会随着时间而改变，因为默里岩层的化学成分改变可以反应出水的化学性质随时间的改变，从而透露出更多关于火星上水的历史。
 AEGIS目标选择的示例，在火星日1400到1660期间收集。用蓝色标识的物体都被筛选掉了，用红色标识的被保留。最为理想的目标被用绿色标注，较为理想的则为橘色。Credit: Francis et al., Science Robotics 对于默里岩层的分析需要采集许多泥岩的样本，但是这样就会占用其他实验和观测很多的时间。如今有了AEGIS系统，好奇号可以在其与地球联系中断时自主地进行这耗时的重复性工作。研究者也不会使用AEGIS系统来进行其他更高级的任务。弗朗西斯说，用AEGIS系统也可以训练好奇号来寻找其他种类的岩石。
AEGIS系统通过探测器的两台照相机——化学仪器照相机（ChemCam）和导航照相机拍摄的图片，并试图识别出图像中物体的边沿，进而识别出物体的轮廓。
弗朗西斯说：“如果你看到了一个封闭的轮廓，你就成功找到了一个物体，而在火星上，这通常就是一块岩石。”AEGIS也可以识别出图像中不同物体的相对亮度（探测器的导航照相机不具备彩色视觉）。边沿和亮度的组合就使得AEGIS能够识别物体。
科研团队有自己的标准来判定什么样的物体能够被算作具有研究价值——例如，具有相对较高亮度的基岩——并且在这些标准下探测器就可以使用照相机来选择目标。获取目标后，化学仪器照相机便可以使用一个叫做激光光谱仪的强大的工具来进一步判断目标物体的组成成分。
当然，AEGIS也有它的能力极限。例如，有些时候探测器会将岩石的阴影也算作岩石轮廓的一部分。但即使如此，这个软件还是证明其自己是一个强大的工具。
弗朗西斯注意到这样的自主性将很有可能成为未来更多机器人任务的一个必须。他说：“离地球越远，无线电信号的延迟就越久，就有更多决定就需要被当场做出。” 作者：Jesse Emspak, Space.com |
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