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让火星探测器更“机灵”!之江实验室这群90后潜心人工智能

李月华(右一)带领地外探测项目组在火星模拟场进行算法调试。

天问一号到哪了?将怎样在火星上着陆并开展探测?这些是杭州之江实验室智能机器人研究中心地外探测项目组的13名90后科研人员,近期非常关心的问题。经过两年努力,他们自主搭建了一套多传感器融合感知平台,并研发了一套面向火星场景的算法,可以借助人工智能提高火星探测的效率和安全性。

2018年,科技部发布科技创新2030“新一代人工智能”重大项目申报指南。经申报,之江实验室有幸参与“地外探测无人系统自主智能精准感知与操控”项目研究。1991年出生的浙江大学机械电子工程专业李月华博士在之江实验室组建起地外探测项目组进行技术攻关。目前,整个项目组共有13人:李月华以及12位来自海内外知名高校的硕士,全是90后。他们的工作是运用人工智能技术,让火星探测器在宇宙探索中变得更“机灵”。

在之江实验室里,项目组把火星“搬”了进来:他们搭建起一个布满猩红色沙土、岩石的火星模拟场,主要模拟火星的土壤、地形、光谱特性等。在150平方米左右的场地中,成员们组建了融合多件传感器的火星探测器。只见火星探测器的车轮在模拟场上滚动,科研人员则忙着采集数据、进行算法调试……

研究火星场景下的人工智能技术应用,需要不断地实验。李月华解释,构建一个模拟场,可以对火星探测器提前进行人工智能方面的数据采集和训练,使其今后的工作更加精准高效。

在之江实验室南湖新园区,规划的火星模拟场更大,约有300至400平方米,光线的模拟更贴近太阳光照,地形设计会增加不同坡度,能更逼真地测试增加了人工智能技术的火星探测器的决策能力。南湖新园区预计今年7月投入使用。

“当然,怎样真正把这些训练迁移到火星环境中,也是一个需要不断解决的难题。”李月华说。

项目组对火星的认知信息,很大程度上来自于美国宇航局公开的3万多张图片,仅搭建模拟场还不够。为了更好地了解和模拟火星地质地貌环境,去年6月,项目组李小倩和其他3位组员,奔赴新疆哈密大海道无人区,实地勘察与火星地表最为近似的雅丹地貌,收集沙石样本、采集图像数据。

在大海道无人区,李小倩他们共找到了6处与火星环境相似的地貌,记录下每处的太阳照度值,并带回了12盒雅丹地貌的沙石样品。

今年,如果条件允许,李小倩计划带着有多传感器融合感知平台的火星探测器,重返新疆实地测试。

为了避免火星探测器“水土不服”,不仅要掌握火星的地形、地貌、光照等情况,还得借助人工智能,让火星探测器精准、高效地工作。这就不得不提到项目组成员原崧育和许振宇。

工程师原崧育原本在上海从事自动驾驶算法研究,去年来杭州时,因为喜欢有挑战性的工作,加入地外探测项目组,他的工作是写代码让火星探测器自动驾驶。

来自台州的工程师许振宇,负责地外探测项目的嵌入式软件开发。火星探测器会大量使用各种类型的传感器,许振宇等研究人员要对每个传感器进行详尽的功能测试。

为了在火星上“开车”开得溜,项目组组建火星探测器多传感融合感知系统,包括视觉、惯导、力、温度和星敏在内的5大类传感器,用以扩展火星探测器的感知维度;研究算法,融合信息,以提升火星探测器的感知精度;优化人工智能“神经网络”,以便火星探测器更好地自动识别火星场景……

火星的恶劣环境会导致很多原本简单的事成为困难和挑战。比如,在地球上使用人工智能可以直接在硬件上部署,但火星上有高温高辐射,能用的硬件资源受到了很大限制。再比如,火星探测先验知识欠缺、通信条件恶劣,在地球上方便实地测试的无人驾驶系统,在火星上应用需要有更加自主智能探测的能力。

尽管开展科研很辛苦,遭遇挫折是常态,但项目组成员一直积极乐观,充满青春的朝气。他们希望:自己的研究成果能被带上火星,为我国的火星探测事业贡献一份力量。

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