在庫布里克的經(jīng)典科幻影片《2001 太空漫游》中，除了開頭的「骨頭變飛船」和「黑石」是經(jīng)典中的經(jīng)典，飛船上的人工智能助手哈爾（HAL 9000），也給人們留下了深刻印象。

在 50 多年后的現(xiàn)在，導(dǎo)演當(dāng)年的超前設(shè)想，例如平板電腦，都已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。而人工智能助手，也早已「入住」到全球數(shù)十億臺手機(jī)和電腦之中。不過，太空艙中的「HAL」，似乎還未成為現(xiàn)實(shí)。

【資料圖】

直到現(xiàn)在。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間 2022 年 11 月 16 日，NASA 發(fā)射「阿耳忒彌斯 1 號」（Artemis I）登月火箭。作為載人月球項(xiàng)目的第一階段成果，Artemis I 搭載的獵戶座飛船（Orion）將在此次飛往月球的過程中，檢測各項(xiàng)系統(tǒng)，為此后的 Artemis II 載人項(xiàng)目做好準(zhǔn)備。

此次發(fā)射的獵戶座飛船，其中央控制器搭載了屬于自己的「HAL」——人工智能助手 Alexa，亞馬遜團(tuán)隊(duì)經(jīng)過 4 年多的研發(fā)，終于實(shí)現(xiàn)了將人工智能助手送上太空的夢想。

獵戶座飛船中的 Alexa 能做什么？它能替宇航員開關(guān)燈，或者播放喜歡的音樂嗎？

01 太空版本的 Alexa

在地球上，Alexa 具有語音交互、播放音樂、控制智能設(shè)備、提供實(shí)時(shí)信息等功能。在太空飛船上，它又能做些什么呢？

令人驚喜的是，太空上的 Alexa 與你家里的 Alexa，沒什么不同。

在「Artemis I」上，Alexa 仍然可以處理請求，控制航天器上的連接設(shè)備、播放一些音樂、設(shè)置定時(shí)器和鬧鐘，還能時(shí)不時(shí)地講個(gè)冷笑話「宇航員踩到口香糖時(shí)發(fā)生了什么？他被卡在了軌道上」。

Alexa 處理請求的界面｜圖片來源：亞馬遜

但這些功能要比地球上的 Alexa 有更多限制，因?yàn)槊恳粋€(gè)命令和響應(yīng)都必須預(yù)先編程。比如，船員最喜歡的曲子可以全部預(yù)裝在太空 Alexa 上。

值得一提的是，Alexa 還可以滿足艙內(nèi)照明等連接設(shè)備的請求。盡管研發(fā)團(tuán)隊(duì)只為這次特定的任務(wù)實(shí)現(xiàn)了這種燈光開關(guān)功能，但 Alexa 未來也可以幫助宇航員進(jìn)行其他動(dòng)作。

Alexa 也可以在宇航員多項(xiàng)任務(wù)纏身時(shí)，提供幫助，指引宇航員進(jìn)行下一步，特別是當(dāng)他們在任務(wù)期間被扣在椅子上，戴著手套或以其他方式從事某種任務(wù)的時(shí)候。

此外，太空 Alexa 還可以從獵戶座飛船的軟件中，提取和訪問實(shí)時(shí)遙測數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)獵戶座上超過 10 萬個(gè)不同的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并對獵戶座上數(shù)以千計(jì)的特定任務(wù)問題作出回應(yīng)，像是「Alexa，獵戶座的行駛速度是多少？」、「Alexa，艙內(nèi)的溫度是多少？」

對于太空 Alexa 無法解決的問題，系統(tǒng)將接入「深空網(wǎng)絡(luò)」，也就是 NASA 用來與最遠(yuǎn)的航天器通信，并將信號發(fā)送到地球上云端的天線系統(tǒng)。

深空網(wǎng)絡(luò)｜圖片來源：NASA

這可以讓 Alexa 支持更廣泛的請求，包括從地球檢索信息，從新聞簡報(bào)到體育比分；幫助宇航員在執(zhí)行長期任務(wù)時(shí)與家人保持聯(lián)系，從點(diǎn)外賣到送禮物，滿足各種「接地氣」的需求。

還值得一提的是，結(jié)合多項(xiàng)技術(shù)與航天器上的本地處理，宇航員可以繞過月地之間發(fā)送消息的延遲，做到幾乎同步訪問特定信息和功能。

除了回應(yīng)請求，暖心的 Alexa 還會主動(dòng)提醒宇航員——地球隨時(shí)準(zhǔn)備迎接他們回家，來緩解宇航員在長達(dá)數(shù)周的太空任務(wù)中產(chǎn)生的孤獨(dú)感和焦慮感。

其實(shí)此前，Callisto 團(tuán)隊(duì)還特意采訪了宇航員和 NASA 工程師，以了解他們的實(shí)際需求。

調(diào)查顯示，他們普遍都對語音控制感有興趣，他們愿意嘗試讓 Alexa 設(shè)置定時(shí)器和警報(bào)器；但也有很多人持懷疑態(tài)度，畢竟沒有人會愿意讓 Alexa 執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)的命令，比如打開吊艙的門。

簡而言之，太空 Alexa 幾乎可以提供它在地球上提供的一切服務(wù)，為機(jī)組人員帶來陪伴、支持和幫助，使航天器更容易管理，更像家。

02 獨(dú)特的「挑戰(zhàn)」

就像宇航員為太空旅行而艱苦訓(xùn)練多年一樣，亞馬遜團(tuán)隊(duì)在為 Alexa 準(zhǔn)備 42 天的太空旅行而改造地球技術(shù)的過程中，也充滿了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。

太空中薄弱的網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的噪聲和強(qiáng)烈的輻射，就是該團(tuán)隊(duì)必須解決的一系列問題。

首先，太空中幾乎沒有互聯(lián)網(wǎng)，這意味著 Alexa 在獵戶座飛船上無法訪問云數(shù)據(jù)。

而在地球上，Alexa 80% 的功能都依賴于云端服務(wù)器——喚醒 Alexa 的話，會激活她的聆聽功能，然后 Alexa 會向云端解碼語音并制定回應(yīng)。但在太空，當(dāng)獵戶座飛船在幾十萬英里之外時(shí)，到達(dá)云層的時(shí)間延遲，可以說是天文數(shù)字。

這意味著，亞馬遜團(tuán)隊(duì)必須找到一種方法，將系統(tǒng)復(fù)雜的語音處理步驟轉(zhuǎn)移到設(shè)備本身，從而實(shí)時(shí)處理請求數(shù)據(jù)。

為了解決這個(gè)問題，該團(tuán)隊(duì)采用了一種名為「本地語音控制」的方法。

利用這項(xiàng)技術(shù)，Alexa 將使用深空網(wǎng)絡(luò)連接到任務(wù)控制中心，使用「撥號連接的帶寬」在本地處理語音命令，不需要將信息發(fā)送到云端。

「本地語音控制」讓太空 Alexa 完全自給自足，不接入云的 Alexa 還可以減少一些關(guān)于隱私的擔(dān)憂。

Artemis I 此次搭載的 Orion 飛船 | 圖片來源：NASA

而且，地面上的用戶也可以從這項(xiàng)技術(shù)中受益——Alexa「本地語音控制」可以讓人們在互聯(lián)網(wǎng)連接有限或沒有互聯(lián)網(wǎng)連接的情況下，用 Alexa 做更多事情。

Alexa 語音服務(wù)的首席解決方案架構(gòu)師 Philippe Lantin 也曾說，「想想看，當(dāng)你在汽車?yán)?，通過一個(gè)隧道，只有一個(gè)微弱的信號或沒有蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，你可以繼續(xù)使用語音命令做一些事情，如調(diào)整收音機(jī)，打開空調(diào)」。

此外，太空艙內(nèi)的聲學(xué)條件極其復(fù)雜，飛行期間的噪音，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)和泵的噪音、艙內(nèi)金屬表面相關(guān)的混響，帶來了另一組問題。

因?yàn)?，混響可以發(fā)出錯(cuò)誤的頻率，會干擾自動(dòng)語音識別，使 Alexa 難以接收到喚醒詞的召喚。

為了確保 Alexa 能夠在這樣的環(huán)境中理解語音，亞馬遜部署了兩個(gè)麥克風(fēng)，提供了聲學(xué)和音頻處理軟件，使語音命令以 8000 赫茲的頻率傳輸，以支持通過 Alexa 進(jìn)行遠(yuǎn)場語音交互；并調(diào)整處理算法，結(jié)合了來自麥克風(fēng)的信號，以幫助 Alexa 理解從任務(wù)控制中心發(fā)出的命令。

在未來，宇航員還可能會帶著聲學(xué)毯子旅行以解決這個(gè)問題。

此外，亞馬遜團(tuán)隊(duì)表示，從「Artemis I」這個(gè)項(xiàng)目中學(xué)到的東西，現(xiàn)在正應(yīng)用于地球上其他具有挑戰(zhàn)性的聲音環(huán)境，比如在車窗搖下的行駛中的汽車中檢測語音等。

除了網(wǎng)絡(luò)和噪聲問題，太空輻射是另一個(gè)棘手的問題。

月球的輻射是地球輻射的 200 倍，因此，應(yīng)用在 Artemis 任務(wù)的設(shè)備，必須能夠抵御極端的沖擊和振動(dòng)，它還必須至少對太空中的輻射有最低限度的抵抗力，并利用高度具體和定制的組件，如電源和數(shù)據(jù)線。

因此，必須從頭打造 Alexa，鑒于標(biāo)準(zhǔn)的音箱 Echo 可能無法在發(fā)射中「存活」下來。

合作伙伴 Lockheed Martin 公司設(shè)計(jì)了內(nèi)置 Alexa 的定制太空級硬件，確保設(shè)備能夠承受發(fā)射以及穿過范艾倫輻射帶產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊。

Alexa 與與一臺運(yùn)行 Webex 的 iPad 共享它的宇航服——Callisto。

Callisto 實(shí)際上是一個(gè)帶有 Alexa 揚(yáng)聲器（右上角）和麥克風(fēng)的大型的藍(lán)色面板，1.5 英尺乘以 1 英尺，深度約為 5 英寸；因此，太空中的 Alexa 可以聽到來自休斯頓的命令。

獵戶座 Orion 上的 Callisto 的樣子 | 圖片來源：亞馬遜

值得一提的是，亞馬遜、Lockheed Martin、 Cisco 完全承擔(dān)了將這一「科學(xué)怪人作品」送往月球的費(fèi)用。

因?yàn)椤窤rtemis I」是無人駕駛的，目前 Callisto 正坐在未來載人飛行任務(wù)中宇航員控制的地方，如果它有一天能和真正的乘員一起乘坐，它就不會坐在那里了，還將得到一個(gè)硬件的重新設(shè)計(jì)。

03 AI 進(jìn)入太空

宇航員在太空上非常忙碌，常常需要同時(shí)處理多項(xiàng)任務(wù)，但他們在太空中的時(shí)間非常昂貴，一個(gè)宇航員在國際空間站一小時(shí)就要花費(fèi) 13 萬美元。

作為信息檢索工具的智能語音助手 Alexa，或許是個(gè)解題思路。

Alexa 是「Artemis I」進(jìn)行測試的許多新的創(chuàng)新技術(shù)之一，這個(gè)測試將為 Alexa 協(xié)助未來的載人飛行任務(wù)——月球、火星和其他地方奠定基礎(chǔ)。

Lockheed Martin 商業(yè)民用太空戰(zhàn)略總監(jiān) Rob Chambers 在接受采訪時(shí)也表示，「Callisto 為我們提供了一個(gè)測試平臺，我們希望證明，這種類型的技術(shù)可以幫助宇航員，通過一些獨(dú)特的人機(jī)交互技術(shù)，使他們的工作更簡單，更安全，更高效」。

未來，宇航員將從 Alexa 那里獲取信息和指引，從而更簡單、更高效地完成工作。

此外，Alexa 的「陪伴」可以一定程度上的緩解宇航員們在漫長的星際旅程中滋生的孤獨(dú)、緊張、焦慮、抑郁等消極情緒。正如俄羅斯著名科學(xué)家奧列格在上世紀(jì)所說「限制人類探索太空的不是科學(xué)，而是心理學(xué)」。

事實(shí)上，Alexa 并不孤獨(dú)。其他國家和組織也在研究可以在太空中使用的機(jī)器人。

CIMON 是一個(gè)漂浮的「球」｜網(wǎng)絡(luò)

空客、德國航空太空中心（DLR）、IBM 和慕尼黑大學(xué)（LMU）共同打造了一個(gè)太空陪伴 AI 機(jī)器人 CIMON。

CIMON 是個(gè)沒有四肢的飄浮機(jī)器人，外型接近球型，重量約為 5 公斤，由塑膠與金屬材質(zhì) 3D 打印而成，因此綽號「飛行大腦」。

CIMON 內(nèi)部搭載著 IBM 的人工智能系統(tǒng) Watson，不僅能協(xié)助宇航員們的日常工作，其豐富的交互功能還能夠減輕宇航員的壓力。它可以識別宇航員的聲音和面部，實(shí)現(xiàn)簡單的對話，同時(shí)還能通過攝像頭捕捉到對方的情緒變化，并利用這些信息與其更好地交互。

當(dāng)人們?yōu)?OpenAI 推出的 ChatGPT 而興奮的時(shí)候，可能還沒有想到，已經(jīng)在逐漸改變?nèi)藗兩畹娜斯ぶ悄?，其?shí)已經(jīng)隨著人類探索的步伐，開始進(jìn)入到太空之中。雖然目前這些人工智能助手還只是類似玩具的存在，但相信在不久的將來，「HAL」式的人工智能，很可能會成為人類漫游太空的重要工具。

關(guān)鍵詞： 人工智能 語音控制 語音命令