有大脑,必须去旅行

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对于太空探索而言,这是一个令人难以置信的激动人心的时代。美国国家航空航天局(NASA)目前运行着50多个机器人航天器,它们正在研究地球并深入太阳系,从水星到冥王星甚至更远的地方。另有40个NASA无人任务正在开发中,欧洲、俄罗斯、日本、印度和中国的航天机构也在运行或建造自己的机器人飞船。凭借如此庞大的舰队,源源不断地从如此遥远的港口输送科学数据,您可能会认为像我这样参与机器人太空探索的研究人员会认为宇航员任务代价高昂且不必要。 恰恰相反:我们中的许多人将人类探索视为其本身就很有价值的目标,并且将其视为21世纪太空科学至关重要的组成部分。

尽管宇航员任务比机器人飞船昂贵得多且风险更大,但它们对于我们探索计划的成功绝对至关重要。为什么?因为太空探索是一场冒险——一场人类的冒险——历史上正是因为我们从中获得的自豪感而受到广泛的公众支持。约翰·肯尼迪总统承诺美国将宇航员送上月球,是为了宣告民主和自由的力量,而不是为了做科学。作为副产品,完成了一些杰出的月球科学研究,最终导致了对月球起源的理解。更重要的是,阿波罗登月计划培训和激励了一整代研究人员和工程师,他们取得了突破,为机器人任务以及我们今天认为理所当然的许多技术铺平了道路。

过早地结束阿波罗计划是一个巨大的错误。美国国家航空航天局随后的人类探索战略,侧重于航天飞机任务和轨道空间站,结果证明是缺乏鼓舞人心的,并且存在悲剧性的缺陷。火星探测车、卡西尼号土星探测器和其他机器人任务最近的成功可能预示着复兴,但情况仍然不稳定。事实上,阿波罗计划后公众对太空探索兴趣的下降至今仍在影响着关于NASA预算的辩论,以及对该机构未来相关性普遍存在的怀疑,尤其是在现在进入职场的这一代人中。只有通过一项重新焕发活力的人类探索计划重建和维持公众和政治兴趣,机器人任务的进一步胜利才有可能实现。


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更重要的是,未来的许多任务将迫切需要人类大脑。尽管机器人已证明其在记录和测量遥远地点的特征方面的价值,但在做出判断、将更广泛的背景纳入决策以及从经验中学习方面,它们远远不及人类。其中一些能力可以被编程,所谓的机器学习在过去几十年中取得了长足的进步。但是,做出发现通常需要的神经复杂性——解决谜团所需的逻辑、经验和直觉的相同组合——不能轻易地提炼成计算机算法中的一系列“如果-那么”语句。在很长一段时间内,甚至可能永远,机器人大脑在这些方面的能力将远远落后,从而严重限制了它们在其他星球上可以进行的科学研究。

对于太空探索的第一个时代来说,机器人飞船已经运行良好,当时仅仅让探测器飞掠一颗行星或着陆在外星地形上就足以取得戏剧性的发现。然而,那个时代即将结束。现在我们正在进入太空探索的新时代,在这个时代,我们必须更仔细地观察行星景观,以及它们下面的东西——更详细地分析遥远世界的岩石、土壤和气体,以充实我们太阳系的历史。这种科学绝对需要人类探险家。在这个新时代,我们将需要勇敢的、有大脑的人大胆前往机器人无法带我们去的地方。

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