还记得我们在《屡败屡战的谷歌机械人设计》一文中中提到的机械人公司SCHAFT吗？

头顶DARPA机械人挑战赛冠军光环的SCHAFT，卖身谷歌后却在一波三折以后在2018岁尾惨遭遣散。

然则，它的创始人兼首席实行官YutoNakanishi，却并没有“自抱自泣”，反而活成了实际版的“我有一个妄想”。在公司遣散后到场了一个旧金山的创业公司GITAI，预备为本身儿时的向往圆梦了，那就是——建立第一个在太空中事变的机械人，并且已小有效果。

近来，他们就盘算与日本宇宙航空研讨开辟机构(JAXA)一同，将长途操纵机械人发射到太空上，替换人类去睁开探究运动。

两位到场GITAI公司的SCHAFT员工

机械人走进宇宙空间站，早就不是甚么新鲜事了。好比谷歌就推出过可以也许在空间站中漂泊的机械人SmartSphere，用来资助地面职员完成空间站平安搜检；被SpaceX奉上太空的机械人Cimon，更是上演了一出“性感机械，太空陪聊”的辣眼戏码。

不外，想要让这些机械人作为人类的“兼顾”，去实行一些地面勘察、空间站维修之类的事变，显着就有点难了。

而本日我们想聊的，恰是可以也许资助让机械人真正替换宇航员实行那些风险义务的硬核操纵——长途控制手艺。

长途操纵机械人：太空中的最好副手

Netflix高分神剧“爱死机”（《爱、殒命、机械人》）中，有一个很是悲壮的故事，那就是第十一集《副手》（Helping Hand）。

女宇航员艾利克斯单独由太空站外实行事变，但她的保险绳不幸零落，宇航服也涌现了毛病。在茫茫宇宙中，她只能睁开自救。为此，艾利克斯不得不将本身的左手上臂折断（此处我一个爆哭），赓续地将残臂抛出，运用反作用力将本身一点点地在氧气耗尽之前送回了太空站。

当她再次接通同事的联系旌旗灯号时，面临来自地面的讯问，她却只回覆了一句话——“为巨大的虚无做了点小小的捐躯”。

不得不说，艾利克斯真是个狼人，在绝境时不吝以惨烈的体式格局为本身找到一个“副手”。但从观众的角度来讲，几乎一瞬间涌出了万千疑问：

都9012年了，我们为何还要让宇航员如许寥寥无几的珍贵物种，去阅历如许的挑选和捐躯？！为何不能让机械人替代他们去完成这些高危义务？钢筋铁骨岂非不比人类的肉身更经得起太空情况的磨练吗？

此时，JAXA和GITAI开辟的能替换人类举行太空探究的“阿凡达”机械人，就显得分外有意义了。

起首，探究外层空间的事变量越来越大，但火箭可以也许搭载的宇航员又很有限，并且还存在肯定的平安风险，引入一部分机械人作为替换生产力，显着可以也许大幅下降太空义务本钱；

让机械人在近地轨道空间站事变，可以也许减轻宇航员的事变累赘和风险，收缩他们实行义务的时候，对生理和心思健康都有资助。

听起来是否是很棒棒！别急着冲动，实在让机械人做太空副手这件事，不止我们能想到，半个世纪前的人类早就想到了！

早在上世纪60年代，长途操纵机械人就已被科学家们付诸实践了。在地面上操纵空间机械手，就可以完成一些诸如修复空间站、收受接管卫星之类的义务。

那末题目也就来了，既然手艺看法和运用都“积厚流光”，为啥到了如今人类中的“最强大脑”还在跟长途机械人较量啊？是研讨经费太烫手，照样研发职员才能有题目？显着都不是。

究其原因，生怕就要从长途操纵这件事的一些沉疴说起了。

人机合一，为何比天人合一还难？

长途操纵机械人，从看法上来讲并非甚么深邃的器械。但涉及到太空情况，题目就变得庞杂起来。至少在勤奋了50多年后，想要对太空机械人举行长途操控，依旧有着很多难点。个中最严峻的题目就是——通讯耽误。

操纵职员直接长途对机械人举行操控，也被称作木偶式puppet approach，我们罕见的长途手术等等就属于此类。在地面光纤收集和挪动蜂窝收集建立云云完美的情况下，想要完成百公里的长途严密操纵，都是一件难上加难的事变。更何况是地球与近地空间站6000km的通讯间隔呢？

由于旌旗灯号传输速率的限定(电磁波速),近地轨道与地面的旌旗灯号往复传输时延为0.4s , 而深空近月轨道时延达3s ,再加上别的要素的影响(如计算机处置惩罚时候、通讯初始化等), 全部体系的时延约6-15s。

已有研讨注解, 当通讯耽误大于1/4秒时, 操纵员就可以显着感觉到耽误的存在, 操纵机能也会明显下降。

为此科学家也想了一些设施，来削减通讯耽误带来的潜伏风险。个中就是给予终端机械人肯定的当地智能，不让这类机械操纵由于传输效力遭到太大影响。由此就涌现了监视操纵(Supervisory Control)。

监视操纵的区分在于，操纵员只是发送目的义务或很小一部分相干的必须指令，机械人已提早将一些顺序背好了，收到详细敕令就可以也许运用当地智能自立完成。

这类“走一走, 等一等” 的人机合作形式确切让机械的显现更稳固了，人类工程师也终究不消再为延续的守候和视察而虐的力倦神疲了。

固然，这也并非万全之策。由于只能经由过程景深摄像头来做出行动推断，没有任何力反馈机制供操纵员来确认操纵的误差。没法取得机械人一样的情况感知，地面操纵员在实行行动时就会很轻易涌现误差。怎么办？

幸亏古代手艺的迭代与综合运用，正在给长途操纵机械人带来新的打破。主要体如今两个关键题目上：

一个是通讯手艺的进步。高通道、低延时的5G通讯手艺，卫星星座收集建立，神经收集紧缩算法等等的涌现，让及时的长间隔、大规模、低耽误的数据通讯成为了能够。

以GITAI开辟的这款机械工资例，经由过程智能算法将分辨率为2.7K的360°摄像头，从原始数据量800 Mbps降到均匀2.5Mbps，以此紧缩数据量。然后借助其专有的P2P通讯手艺和基于GITAI协定的Linux基础操纵体系，从而将长途操纵中的通讯耽误降至最低，让机械人真正可以也许在太空中充任人类的替人。

另一个厘革则是来自感到端的。VR虚拟实际的成熟，也改变了地面操纵员与空间机械人的交互体式格局。

麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室就研发了一种操纵体系，经由过程将机械人的力臂抓手、摄像头、传感器衔接至VR硬件装备，操纵职员佩戴上Oculus Rift头盔和Touch手柄，接下来只需要挪动本身的手臂，就可以也许控制机械人力臂，在太空情况中实行一些操纵义务。

论文数据显现，CSAIL体系在95%的时候内更好地捉住物体，在完成义务时速率提升了57%。

固然，由于一些装备特征，现在运用遥控来驱动庞杂力臂的机械人在体验上还不是迥殊稳固。虽然它可以也许带来设身处地的体验，但还没法完成精致的操纵。并且由于装备的特征，在长间隔的通讯情况下，很轻易带来眩晕、恶心、头痛等不良反应，另有待进一步优化。

无论如何，这些新手艺的到场，都可以也许资助机械人踏出替换人类宇航员举行太空功课、宇宙探究等高危义务的主要一步。

若是我们把脑洞再打开一点，若是将来人类真要如科幻故事中那样前去外太空追求新家园，面临生疏的星球情况，派机械人探路显着是最明制的挑选。此时，空间站若是可以也许长途批示机械人完成装备检验、情况勘察、样本收罗等主要事变，人类文明的平安系数不就更高一点吗？

更何况从实际的角度看，这类原程操纵机械人在贸易上的潜力也弗成小觑。据GITAI公司的预计，他们的机械人将“把太空事变的本钱下降到”运用真正宇航员本钱的10%。

而除在国际空间站（ISS）担负“人类替人”以外，一些贸易空间站，比方太空旅店、用于科学实验的空间站等，也对如许低本钱、高效力的长途操纵机械人求之若渴。

这么一想，长途机械人几乎就是将来之光了好吗？先别急着吹彩虹屁。要知道，科学家和贸易机构越勤奋，就会越早与哲学家和伦理学家们正面交锋。火线，好像另有很多“软性”隐患有待处理呢。

人机折中：无人航空的拂晓

从本质上来讲，长途操纵机械人实际上是一个折中主义的产品。

由人类在地面举行操纵，完整是一种让步。人类科学家关于太空机械人的初始设想，原本是完整的无人化，也就是由机械人自力完成保护、检验、控制、决议计划等一系列事变。但这类理念却遭到了来自各个方面的限制：

从手艺上，间隔高智能机械人另有很长一段路要走，短时候内基础没法自力负担庞杂的太空义务；伦理上，机械人完整庖代宇航员的职位，不免会引发手艺惊愕，激发一部分宇航员和公众的抗拒心思。而从平安角度来讲，将太空探究完整交给智能机械来举行处置惩罚，更有一种宿命没法控制的“失控感”。

因而，长途操纵机械人作为折中方案，就异常轻易引发温馨了。

起首，它只是庖代了一部分辛劳而风险的空间功课，以宇航员和地面操纵员为主的人类在太空义务中依旧处于主导和决议计划职位。

与此同时，它又是前沿机械人手艺在太空范畴越发务虚的表现。

以往即使是在科幻电影中，机械人这一抽象几乎就和人们对“东方女性”的呆板印象一样。它们要末是助理型，供应一些监控、提醒之类的辅佐妙技，在关键时刻只能吐槽“人类没法连结明智”；要末是陪同型，供应一些对话、文娱之类的心思推拿，像个尽职尽责的花瓶。

而长途操纵机械人虽然是“提线木偶”，却被给予了肯定的自我推断决议计划智能，使其代价越发真实地发挥了出来，人类也有了一个越发有益的机械副手，而不是“太空宠物”。

换句话说，无人空间探究是一场任重道远、却又太过冗长的路程。此时，长途操纵机械人的涌现就异常主要，它涌如今这项将来终究手艺的初期阶段，以人机合作的体式格局“丫丫学步”，终究它也将成熟起来，挣脱人类的辅佐单独奔向宇宙深处。此时，长途操纵机械人也会逐步退出。

固然，间隔这一天真正到来很有很远的路要走。关于人类导师来讲，能做的就是赓续加强通讯收集的传输才能，进步机械智能的运转效力。在我们教会机械人制服太空之前，也许本身也早已从中收成了无穷优美的回馈。这也许也是统统手艺追逐的终究宿命吧。

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