这款地图制作人工智能可能是实现月球 GPS 的第一步

多年来，科学家一直在研究穿越月球表面的方法，如果没有地球上的 GPS 之类的工具，这项任务将非常艰巨。

由于月球的大气层比地球稀薄得多，因此很难判断远处地标的距离和大小，因为从地平线上看，视野不够开阔。地球上的树木或建筑物虽然模糊，但却是判断距离的有用参考点，但在月球上，这种错觉是不可能出现的。此外，如果没有大气层散射光线，太阳的明亮光线会扭曲宇航员在月球上的视觉和深度感知，这使得在广阔的、未经勘探的地形上行走成为一项真正的挑战。

在地球上，“我们有 GPS，很容易利用它，而不用考虑它背后的所有技术”，美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的研究工程师 Alvin Yew 说。“但现在我们在月球上，就没有它了。”

受先前月球导航研究的启发，Yew 正在开发一种人工智能系统，通过扫描地平线寻找独特的地标来引导探险者穿越月球表面。该系统根据美国宇航局月球勘测轨道飞行器收集的数据进行训练，通过重现月球地平线上的特征来工作，就像站在月球表面的探险者所看到的那样。

“因为（月球）没有大气层，所以光线散射不多，”Yew 说道。但通过利用地貌轮廓，“我们能够非常清楚地划分出地面相对于太空的位置。”

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Yew 的 AI 系统将能够利用巨石、山脊甚至陨石坑等地理特征进行导航，而这些地理特征通常很难被人类准确确定。这些测量值可用于匹配宇航员和探测车已经拍摄的图像中识别出的特征，其方式类似于我们的 GPS 在地球上定位的方式。Yew 表示，开发专门用于帮助探险者绕月的类似 GPS 的技术对于支持自主机器人操作尤为重要。NASA 的 Artemis I 任务于本月初成功降落，因此在不久的将来，人类重返月球也需要这种技术。当即将到来的 Artemis III 任务的宇航员登陆时，拥有手持或集成系统来帮助征服新地形可能是决定他们在月球和月球之外能探索多远（以及探索效果如何）的决定性因素。

“NASA 致力于登陆月球，并最终在某一天登陆火星，这需要对这些重要技术进行投资，”Yew 说道。他的工作还计划补充月球未来的“互联网”，即 LunaNet。该框架将支持通信、月球导航操作以及月球上的许多其他科学服务。据 NASA 科学家称，这组月球卫星旨在提供类似于地球的互联网接入，航天器和未来的宇航员可以利用这个网络，而不需要像目前的太空任务那样提前安排数据传输。

美国宇航局戈达德太空飞行中心任务工程与系统分析部技术副主管 Cheryl Gramling 表示，月球是一个试验台，我们可以从这里吸取地球的经验教训，并看看如何将它们转化为更深的太空探索。

“你们也没有我们在地球上建立的基本基础设施，”她说。月球就像一块白板：“你必须思考，‘你需要什么？’”

就像不同的互联网提供商允许其客户访问网络和其他服务一样，Gramling 表示，NASA 以及 ESA 或 JAXA 等其他太空机构可以联合起来组成 LunaNet。“这是将互联网扩展到太空，”她说。这些“提供商”（在这种情况下，是指 NASA、ESA 和 JAXA 等太空机构）将能够相互通信并通过网络共享数据，就像全球导航卫星系统 (GNSS) 的不同部分能够协同工作一样。

美国宇航局戈达德太空飞行中心导航和任务设计部门成员胡安·克伦肖表示：“回顾我们在地球上实施的技术并将其带到月球上是一项挑战，但与此同时，这也是一个思考如何让其发挥作用的机会。”他表示，目标是创建一个不局限于单一实施或用途的网络，并为不同用户提供标准和协议。“如果我们构建可互操作的服务，它使我们能够以更少的资产更高效地为用户提供更好的覆盖和服务。”

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但 LunaNet 距离上线还有很长的路要走——宇航员还需要一段时间才能像在地球上一样下载游戏或观看他们最喜欢的太空电影。虽然 LunaNet 的服务量目前被设计为覆盖整个月球表面 200 公里（约 125 英里）的高度，但 Yew 表示，当网络遇到断电或信号中断等中断时，他的人工智能可以作为月球车或宇航员导航功能的备份。据 NASA 称，Yew 的工作甚至可以帮助探险者在地球上遇到类似干扰时找到方向。

“当我们进行人类探险时，你总是希望为非常危险的任务配备[备用系统]，”Yew 说。他的人工智能“本质上与互联网无关，但可以。”尽管人工智能仍处于开发阶段，但 Yew 希望通过在模拟环境中测试系统来继续改进，然后希望利用来自 Artemis 任务之一的真实月球景观数据。

“我们想测试算法的稳健性，以确保我们返回的解决方案是全局的，这意味着我可以把你扔到月球上的任何地方，你也可以找到任何地方，”他说。“如果这不可能，我们也想测试一下它的极限。”