浅谈人工智能在航空航天领域的运用

王正航

五莲一中高二14班

浅谈人工智能在航空航天领域的运用

王正航

五莲一中高二14班

在20世纪50年代出现的人工智能，是利用计算机模拟人类的学习和推理能力。在计算机性能大幅提升之后，人工智能的深度学习成为可能，让其在各个领域的应用更为灵活且可靠，并在短短几年内就遍布全球、应用到各个专业领域。其中就以航空航天领域的运用最受关注，本文从人工智能的发展出发，主要论述其在航空航天领域的应用及对人工智能在航空航天领域未来的发展作出展望。

人工智能；航空航天；应用与发展

一、人工智能在航空航天领域的发展史

1.1 人工智能的不断发展

随着科学技术的不断发展，人们对于信息量的处理愈加困难。在这种情况下，人们开始探索如何利用新型电子计算机来替代人脑处理巨大数量的信息数据。1950年阿兰·图灵出版《计算机与智能》，其中就介绍了人工智能发展的雏形.后来其所写内容被麦卡锡所灵活运用，并于1956年首次提出“人工智能”概念和展示了有史以来第一个人工智能软件完成的工作。在几十年的发展之后，人工智能现在已经广泛运用于弈棋、遗传工程、石油勘探等相关领域的专家系统。这使得人工智能在推动机械化和自动化方面作出重大贡献，且让操作的一系列过程变得更为可靠。这也使得人工智能越来越受到航空航天领域的关注，例如，现今的西欧尤里卡（EUREKA)计划和美国国防部的战略计算倡议（SCI)都是旨在应用人工智能成果于航空航天领域中去。

1.2 航空航天初次引入人工智能

在看到人工智能的在航空航天应用的潜力之后，美国和苏联早在20世纪60年代末和70年代初就研发了结合人工智能的航天漫游机器人，在行星表面行驶来探勘行星结构，也就是当时的月球车。美国在1967年发射了“勘察者”3号，用于在月球表面挖掘沟渠、地质采样、传输照片等工作。苏联在1970年发射“月球-17”号飞行器上搭载着世界上第一个星际探测器，通过地面操作小组对它进行远程遥控，作出一系列月面行走、钻采岩石样本和摄影等当时人类无法做到的任务。在航空航天领域早期引入人工智能就取得如此丰厚的收获，使得科学家有热情投入到研究如何将人工智能更好地服务于航空航天技术中去。

二、人工智能在航空航天的大规模应用

2.1 空间站自动机器人技术

从1984年起，NASA在研究如何将空间站变得能够长期为人使用，这就需要建立起一个能够进行自检、自我维修、自动操纵的无人空间站。于是，人工智能被NASA首先考虑应用于空间站建设，通过人工智能的专家系统来实现先进的自动化所需要的核心技术。专家系统可以对空间站内各种舱载系统进行连续性的监测、故障诊断、与飞船的交会对接和飞行规划等具体且繁杂的任务，降低宇航员的工作压力，同时也使得其能够在无人状态下顺利飞行。人工智能还能建立起人机互动的新模式，利用语音识别技术、智能对话及自然语言理解来完成人与空间站机器的智能交互，帮助宇航员更为方便地解决问题。

2.2 无人驾驶宇宙飞船

欧洲宇航局一直致力于研究人工智能宇宙飞船，它可以自行作出决定，并逐步取代宇航员来执行探索太空的任务。2011年就于法属圭亚那库鲁航天中心发射了开普勒货运飞船。该飞船利用人工智能开发了一套智能控制系统，能够实现自我学习、确认和最优执行飞行任务，并能够自行维修和适应外太空多变的环境。且该系统评估的信息量远超人类高级工程师，其能够做到预测可能发生的难题并迅速计算出如何处理，做到真正的无人驾驶宇宙飞船。

2.3 宇宙智能探索飞船

开发宇宙已经成为了各个大国的主要国防计划，探索太空不仅是为了寻找和开发新型能源满足地球短缺的资源，更是为了探索今后的人类的移民之旅和寻觅外星未知生命。在1997年发射火星探路者上就搭载了执行火星探测使命的索杰纳号，其自动化智能系统可以利用自身所配阿尔法质子X射线光谱仪对火星地面进行360°全景的拍摄，而且在没有地面指令的情况下多工作了3个多月的考察。NASA还在研发用于金星表面的漫游车，该金星车将利用设计好的逻辑系统和机械式计算机进行“杨森机械腿”运动，来采集金星表面风速、温度、土壤状况及地震事件。

三、展望未来

3.1 中国未来人工智能的发展

随着2016年人工智能程序AlphaGo大胜人类选手李世石的落幕，证明了人工智能在深度学习的情况下击败人类的可能性。因此，中国芯片之父邓中翰院士表示在未来中国将完成航天器于人工智能深度结合，完成飞船自主制导、控制、数据处理、故障损坏判断、自动导航和自我维修任务，实现智能控制协同制导，从而大大降低地面控制中心负担的操纵工作。另一个方面就是开发人工智能（AI）系统，形成具有管理航天器飞行、太空探索、运输物资和资源等一系列航空任务的航天器中控智能软件系统。

3.2 充满科技感的未来航空航天

总所周知，航空器机器人是人工智能最为重要的一部分，其中的思考部分就是航空航天科学家所渴望升级研发的。正如在著名电影《星球大战》飞船中出现的C-3PO机器人，它精通600万种沟通方式，懂得各地风俗，并能为飞船的行驶提供建议和代替人类来操纵飞船行驶。而按照NASA喷射实验室机器人专家表明，现在正在致力于研发此类机器人系统用于卫星服务、太空设备维修，并在未来航天飞机中用于拆卸和移动舱内物品。而且这种机器人还深度植入人工智能语音系统和自主规划系统，能够同宇航员进行日常交流并应对飞船出现的紧急情况。可谓不仅是人类的好帮手，更是宇航员探索太空枯燥过程中的聊天对象，从而避免宇航员出现严重的精神问题。

四、总结

世界各国钟情于太空，源于其被开发的无限潜力。人工智能的出现让航空航天领域更为人性化、便捷化、智能化。作为新时期的高中生，我要努力地学习航空航天知识和人工智能计算机技术，培养自身的兴趣爱好并增强自身的课外知识积累。同时高中时期是我们每个高中生人生中最重要的过渡时期，这就要求我们在学习好各项课程的同时，心中有着明确的目标，有为之努力的方向，更应清楚的认清自己，时刻保持一颗谦虚求学，刻苦求知的心。而且要立足长远，从现在出发，发表一些自己的看法，同时也为步入大学生活积淀一些专业知识，为祖国的航空航天事业发展贡献自己的一份力。

[1]母晓科.浅谈人工智能与专家系统.电脑知识与技术，2009

[2]冯华山，秦现生.航空航天制造领域机器人发展趋势.航空制造技术，2013

[3]人工智能.尼尔森.机械工业出版社

王正航（1999-），五莲一中高二14班（理科）。