“咔嚓”，拍照合影，打卡留念。2024年6月3日，由航天科技集團五院抓總研制的嫦娥六號攜帶的“移動相機”，自主移動并成功拍攝、回傳著陸器和上升器合影。近日，央視聚焦五院研制的這臺“移動相機”——月面自主智能微小機器人，講述這位“小小攝影師”背后的故事。
月背的專業(yè)“攝影師” 月面自主智能微小機器人體形小，總重量不到5公斤，是世界上第一臺登上月球的自主智能機器人。五院研制人員邢琰介紹說：“小機器人雖然非常小，但是功能很齊全。它具有全套自主的月面分離、移動、在月面成像等功能。它到達月面后能夠自主從著陸器上分離下來，移動到一個相對適合成像的位置，并且能智能取景，為嫦娥六號任務留下一些珍貴的記憶?！?br/> 這位“攝影師”的最大特點就在于自主智能，具備了類似思考和判斷的能力，簡單來說，就是讓它更像一個人?！拔覀冇萌斯ぶ悄艿募夹g(shù)來增強它的自主能力，目前我們用的還是神經(jīng)網(wǎng)絡，發(fā)揮了神經(jīng)網(wǎng)絡學習人經(jīng)驗的能力。它可以實現(xiàn)很多用傳統(tǒng)方法沒有辦法實現(xiàn)的事，比如說調(diào)整拍照角度。這次也驗證了基于神經(jīng)網(wǎng)絡的人工智能技術(shù)在月球表面的環(huán)境下、在有限的計算資源約束下的可行性?！毙乡M一步解釋說。 月面自主智能微小機器人的主要任務就是在月球背面拍攝一張嫦娥六號著陸器和上升器的合影。想要成為一名合格的“攝影師”可不容易，要對構(gòu)圖、光照和拍攝角度有一定的研究。五院研制人員黃煌說：“更多關(guān)注的還是主體的位置以及光照角度，可能在某一些角度下反光過于強烈了，不是我們理想的情況?！?br/> 據(jù)黃煌介紹，以往在月球的拍照任務都需要測算出拍攝物與拍攝設備之間的相對距離、方位和最佳拍照時間。但這次采用的是自主智能的拍照方式，如何拍得好看，全靠機器人自己來判斷。 “智能算法就是模擬人對一個物體進行拍照，不需要做精確的計算，而是根據(jù)我拍照拍到的照片好與不好，自主進行判斷，自主做一些決策調(diào)整，最終達到最好的效果?！秉S煌說。 自主智能和現(xiàn)在火爆的AI技術(shù)類似，都需要通過大量學習來積累經(jīng)驗。但月背拍照與地面拍照不同，最大的問題就是光源單一，都是來自太陽的平行光，背景又是完全黑的星空，讓機器人學習地球的攝影作品是不行的。為此，科研人員買了各種各樣的燈，來讓機器人學習這種特殊的光照條件。 黃煌回憶說：“我印象很深刻，當時為了去解決這些難題，去網(wǎng)上買了釣魚燈、露營燈、舞臺燈等各種各樣的燈，盡可能讓機器人見多識廣。我們構(gòu)造采集了這些物理樣本，做了一些環(huán)境的特征建模，在這樣一個環(huán)境中，我們讓小車去學習，最終實現(xiàn)了拍照的智能決策?！?/p> 正是做足了準備，才讓自主智能機器人到達月背后，能夠快速自主調(diào)整距離和角度，在很短時間內(nèi)就圓滿完成了任務，拍下了這張嫦娥六號月背工作的經(jīng)典照。 月球背面與月球正面相比，有著截然不同的地貌特征。正面的月球表面呈現(xiàn)出廣闊的平原和巨大的撞擊坑，而背面的月面則表現(xiàn)出更多山脈、深谷和火山口等特征，地勢更加復雜。在五院的實驗室里，科研人員模擬了無數(shù)次特殊地形上進行小機器人的測試實驗。 “小車的實驗基本上沒有一次就成功的。為了能達到去月背的要求，團隊要反復調(diào)整小車的結(jié)構(gòu)和技術(shù)細節(jié)。反復的實驗失敗，也讓團隊一度對設計理念產(chǎn)生了懷疑。”邢琰說。 問題如果大大小小都列下來，可能百項都不止，軟件的、硬件的非常多。這個過程當中，團隊也有很失落的時候，有想放棄的念頭。盡管如此，但他們依然覺得，讓自主智能技術(shù)能在月球上應用這個事值得做，再多的困難也應該做成。 “再難、再累、再緊張，還是得靜下心來先把問題解決了。發(fā)現(xiàn)一些問題是好事，抓緊去定位問題，然后找解決措施，最后再進行設計完善，才有最后的表現(xiàn)?！毙乡f。 為了讓這位月球“攝影師”“體能”達標，研制人員開展了上百次的各類地面試驗。正是他們背后的不懈努力，讓這位“攝影師”有了更強的“體魄”，在月背成功完成任務，開創(chuàng)了自主智能技術(shù)在深空探測的第一次應用。 月面自主智能微小機器人雖然技術(shù)難度高，但制造成本卻比較親民。隨著技術(shù)應用的成熟，未來的應用領域非常豐富。 五院研制人員邢琰表示：“我們?yōu)榱溯p巧設計，采用了一些商用的器件，所以說應用在民用上非常有條件。而且它的應用場景也比較多，比如說把它拓展成掃地機器人、家務機器人、陪伴機器人、教育機器人。窄小的洞穴，或者是管道的巡檢都可以?！?/p> 除了應用在和我們生活息息相關(guān)的領域，隨著深空探測的目的地越來越遠，自主智能技術(shù)也將成為我國深空探測的一大關(guān)鍵技術(shù)。 “未來我們走得越遠，測控的限制就越大。對于很多深空探測任務來說，目前的測控技術(shù)覆蓋不了，有些探測區(qū)域的地形地貌不確定性也很大，所以很多動作、很多活動需要它自主完成。未來智能控制技術(shù)，應該是深空探測領域里面的關(guān)鍵的支撐技術(shù)?！蔽逶貉兄迫藛T李永說。
