给未来太空探索机器人装上大脑

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美国科学家正在研制一款名为“TextureCam”的智能照相机，不仅能够给外星球上的岩石拍照，还能对照片进行分析并根据分析结果决定下一步的行动。在未来的太空探索机器人身上，美国航空航天局有望安装TextureCam，使其扮演大脑的角色，让机器人具备自行做出决定的能力。

“好奇”号火星车虽然得出了一系列引人注目的发现，但这辆火星车在设计上并没有完全达到让科学家满意的程度，它是一辆没有“大脑”的火星车。在每个火星日的开始，美国航空航天局需要向“好奇”号传输工作议程方面的信息。由于与火星相距遥远，导致双方之间的通信出现长时间延迟。即使以光速传输，从地球发出的指令也需要大约20分钟才能抵达火星表面，来回就是40分钟，这让对“好奇”号进行实时操控成为一种不可能。地球与木卫二“欧罗巴”之间的通信延迟时间更长，达到90分钟。

TextureCam装有两个镜头，能够拍摄3D照片。此外，它还装有一个特殊的处理器，独立于机器人的主电脑，负责分析照片。通过分析照片中呈现的纹理，处理器能够辨认出沙子、岩石和天空。随后，处理器根据照片中岩石的尺寸和距离，判断岩层是否具有科学研究价值。

如果发现一块有趣的岩石，TextureCam便会将岩石的高分辨率照片传回地球，或者向主处理器发送指令，命令机器人移动到岩石位置，而后采集样本。TextureCam项目研究员、加利福尼亚州喷气推进实验室的地质学家基利·瓦格斯塔夫表示：“我们当前的太空探索采取的是微管理方式。虽然这种方式对于火星车来说足够了，但对于距离地球更远的星球，这种方式便存在局限性。如果你希望实施更雄心勃勃的探索计划，探索木卫二———‘欧罗巴’、小行星和彗星，你就需要让机器人具备更大的自治能力。”

最近，研究人员为“好奇”号增加了自治导航能力。“好奇”号的科学研究目标，仍需根据它向地球传回的照片决定。火星与地球之间的通信消耗大量能量，每秒传输的数据在0.012兆位左右，只有3G手机网络的1/250左右。火星轨道器能够帮助加速数据传输，但这种帮助只有在卫星进入适当位置后才能成为现实，每天可用时间只有几分钟。“好奇”号的通信能力受限，限制了向地球传输的火星照片数量。瓦格斯塔夫表示：“如果这辆火星车能够自行决定哪些研究对象在科学上具有重要意义，便会给这些对象拍摄更多照片，而后将照片传给地球。这种能力还可以与它的其他能力结合在一起，得到出乎意料的新发现。”

目前，对TextureCam的研究还处在初级阶段。瓦格斯塔夫正在训练TextureCam分析此前火星车任务拍摄的火星照片，这种训练与智能手机和电脑的面部解锁类似。展示给TextureCam的有趣岩石的样本越多，辨别让岩石具有重要科学研究价值的共同特征的能力就越强。最近，TextureCam成功地在加利福尼亚州南部莫哈韦沙漠的多岩地带接受了测试。莫哈韦沙漠横跨犹他州、内华达州南部及亚利桑那州西北部地区，占地超过57 000平方千米，是典型的盆地地形，有特殊的西部沙漠景致。正因为莫哈韦沙漠与火星地表类似，所以这里是一个合适的测试地点。美国航空航天局在此设置了一座侦测卫星基地，并与其他基地联合成立了远太空联络网。