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人类探测火星的使者:移动智能体

人类探测火星的使者:移动智能体

  生命起源等重大科学课题,将使火星在相当长时间内持续成为人类对深空探测的热点,重要的探测目标将主要集中在火星极区、土壤恒温层,以及火星卫星等区域,目前,科学家们面临的重大挑战是,在火星着陆巡视任务中,如何解决探测器免遭火星尘暴、低气压、低温环境的影响。
  
  地球与火星之间距离遥远,信息时延达几十分钟,加之星体遮挡影响,通信窗口受限,导致火星车遥操作的效率大大降低。火星车在移动过程中,会遇到障碍、滑移等困难,严重影响安全性。
  
  基于上述原因,火星车应使用人工智能研究成果,提高自主任务规划、行为规划能力。
  
  人工智能自1956年正式被提出以来,该技术已取得长足的发展,成为一门应用广泛的交叉和前沿学科。现在计算机已经变得十分“聪明”了,例如,1997年5月,IBM公司研制的深蓝(Deep Blue)计算机战胜了国际象棋大师卡斯帕洛夫(Kasparov)。火星车自主功能的实现,需要利用基于人工智能发展形成的移动智能体技术。
  
  智能体是通过感知手段获得所处环境的信息,并通过执行器完成行为或行为序列,进而对环境产生作用,实现任务级目标的计算实体,包括移动智能体、非移动智能体、软件智能体等。其中,移动智能体技术是在自动导引车、地面机器人、无人作战平台、地外天体巡视器的自主导航控制技术发展过程中逐渐形成的。其中,地外天体巡视器就是可以移动的天基机器人,随着机器人技术、人工智能技术的发展,巡视器也从遥控型,逐渐发展到遥操作型、智能体型。
  
  火星车作为在火星表面开展巡视探测的特殊航天器,具有移动性、适应性、自主性和功能性4个特点。由于通信时延等因素的限制,火星车必须具备一定的自主能力,提高工作效率,确保自身安全。从只能完成简单的任务,发展到可以完成比较复杂的科学探测任务,火星车的自主能力不断提高,已经从遥控型火星车发展到遥操作型火星车,进一步向移动智能体型火星车发展。图1表示了成功发射的月球车、火星车自主技术发展历程,图2表示智能体火星车是巡视器技术、机器人技术、智能体技术集成发展的结果。(南山)
  


图1 巡视器的自主能力发展

   
图2 智能火星车