SpaceX一次次疯狂颠覆的背后，究竟用了什么黑科技？
造就第368位讲者 代京
中国运载火箭技术研究院研发中心
副总设计师
技术创新是推动人类技术变革的核心要素之一，到目前为止，人类已经经历了三次工业革命。
第一次工业革命：蒸汽机的发明让我们人类首次感觉到了机械的魅力，同时也开启了用机器代替手工劳作的时代。
第二次工业革命：电力的出现，突然让人类社会发生翻天覆地的变化，也让我们的世界变得光明多彩。
第三次工业革命：计算机、信息技术的发展，让全世界真正实现了互联互通。
第四次科技革命
人工智能现在是国际竞争的焦点，也是经济发展的引擎。人工智能到底能够带给我们什么呢？
一直以来，美国宇航局（NASA）都扮演着引领世界航天发展的领航者角色。
但是在最近，我们看到“硅谷钢铁侠”伊隆·马斯克以近乎疯狂的速度，带领着SpaceX公司创造了一次又一次新的纪录。包括Falcon 9火箭回收、猎鹰重型火箭的发射，甚至有些浪漫的尝试——将特斯拉电动汽车发射到了太空。
这些辉煌成就的背后，是智能规划、自主导航机器人等技术，在支撑着SpaceX一次又一次的颠覆。
人工智能正在改变着航天产业，以人工智能为推手的新时代航天存在无限的可能性。
人工智能可以让航天走得更高。
探测，实际上是决定人类未来命运非常重要的一环，也是未来航天非常重要的一步。在深空探测时候我们会遇到什么问题呢？
首先，深空探测意味着这个空间、环境都是未知的，而且我们还要执行多元的任务，这些都要求航天装备具备非常高的自主运行能力。
此外，由于距离的原因，会导致信息通讯的延迟，人工智能技术的应用恰恰可以弥补测控时间延迟的问题，比如美国好奇号火箭探测器、中国的月兔月球探测车，要求有比较高的自主运行的能力。
人工智能可以让航天看得更远。
2017年，NASA利用机器学习算法从浩瀚的宇宙中发现了一个跟太阳系一样拥有8颗行星的星系。
与此同时，智能网络也开启了天地遥感的新纪元。通过对地观测，发现地球上宝贵的资源，可以帮助我们利用并且保护自然资源。比如大家都知道的大气污染、水污染，通过对地观测，借助图像识别的AI算法，我们可以发现污染在什么地方，今儿就可以采取一些行动来保护我们美丽的家园。
人工智能也让航天行得更远。
我们知道空间智能健康管理这个技术对于长期在轨运行航天装备非常重要。
未来的空间飞行器，功能和结构更加复杂，加上了智能健康管理技术，就是像人体的免疫系统一样，可以及时准确地发现航天装备存在什么故障，这样可以采取行动，让航天装备可以运行得更加安全。
人工智能可以让航天可以进化得更快。
实际上，人工智能已经渗透到航天装备研制的方方面面，包括设计、生产、加工、发射、运维等等。
对设计来说，大数据、机器学习等等这些技术，可以让我们对航天装备制造过程中产生的大量数据进行自主的分析和处理，给设计人员以参考。另外，增强现实技术、数字孪生技术等等，也可以让航天工程和虚拟现实形成紧密的结合，帮我们提升航天工程设计的能力水平。另外就是智能制造，它可以让我们更快更便捷，更方便生产出成本更低的航天装备。
航天+人工智能
航天+智能技术，我们重点关注主要有四个部分，无人自主认知、自然人机交互、异构集群协同和健康自主运维。
无人自主认知是让航天会思考，利用类脑计算、机器视觉、自主博弈、深度态势感知等技术，使航天装备具有像人一样视听感与思考决定能力，具有强空间适应性与行为自主能力。
自然人机交互就是让航天装备会表达。
举个例子，我们的航天员在轨穿着厚重的航天服时，很多执行和控制的通道受到航天服限制，这个时候怎样在轨执行太空行走任务时发挥更多的效力？
如果航天员出舱时，我们通过脑机接口、视频追踪建立起新的通道，而且这写新通道有智能集群，就可以实现航天员和机器之间的互动，让机器人更好地执行航天员的命令，建立一个非常好的自然的交互。另外，航天员还可以通过这种交互体验到机器在执行这个任务的过程中遇到的问题。
异构集群协同，就是让航天装备可以展开协作。未来的在轨航天装备，可能是多装备、跨类型、跨功能的异构集群系统。让这些装备形成非常高效的编队组网，可以协同完成某项任务。
健康自主运维就是让航天装备能力独立。未来无人装备将会越来越多，这些装备它们可以按照人类的预想自主完成任务。
智能的前沿技术怎样与系统的航天工程相结合呢？
航天工程是聚焦于复杂大系统的系统工程，人工智能并不是可以拿来就用，肯定是要根据系统工程的需求来进行。
首先是硬件上的支撑，比如说高速处理的、功耗非常小的人工智能的芯片，再加上我们一些更加合理的计算架构。如果把它比喻成航天智能的躯体，那人工智能算法、软件，就仿佛是它的灵魂，两者结合起来，就会爆发出无限潜能。
但是我想说的是，航天系统工程的研发，它的整个产品生命周期，也要为人工智能技术的应用做好铺垫。也就是说，设计、研发、生产各个环节是否适合人工智能技术的嵌入，也是我们需要思考的。
另外，我们的航天装备的顶层设计思路，航天装备要具有什么样的功能？具备什么样的能力？我们有什么样的人工智能技术可以用？只有将两者很好地融合在一块，才是我们需要的。
现在全球航天智能化发展如火如荼，包括美国、日本、欧洲、中国航天等等一系列的航天强国，都在进行人工智能的布局。
像美国的SpaceX和NASA已将人工智能技术应用于各类新型运载火箭；日本EPSILON率先实现无人职守智能测发控技术；欧洲聚焦取代人类太空作业的人工智能装备和系统；中国航天也是把人工智能作为后面发展非常重要的一环。
同时对于商业航天来说，人工智能技术也是商业航天提升竞争力非常重要的一个切入点。
今天，未来已来，智能化的第四次革命已经开启。我们错过了工业革命，又与大航海时代失之交臂，那么未来的征途是璀璨的星空，让我们驻梦以航，智造未来。
文字 | 颖仔
校对 | 其奇
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