人工智慧還可用來設計太空衣？NASA新登月太空服，將得到AI的助力

工程師們正在轉向生成式設計算法，為美國宇航局的下一代太空服製造部件——這是幾十年來的第一次重大更新。

幾個月前，美國宇航局NASA公布了下一代太空服，並宣布太空人將在2024年重返月球時穿上它，這是該機構在月球表面建立人類永久定居基地計劃的一部分。艙外移動裝置（Extravehicular Mobility Unit，或稱xEMU）是NASA近40年來首次對太空服進行的重大升級，其設計目的是為了讓那些將大量時間花費在清理月球塵埃的太空人提供方便。這將使他們能夠以以前無法實現的方式彎曲和伸展，輕鬆穿脫太空服，快速更換部件以獲得更好的貼合性，並且可以在幾個月內不需要維修。

但最大的改進並沒有在去年秋天的發布會上展示出來。相反，它們被隱藏在xEMU的可攜式生命維持系統中，這個Astro背包將太空服從一塊笨重的布料變成了一個個人太空飛行器。它可以負責處理太空服的電力、通訊、氧氣供應和溫度調節，這樣太空人就可以專注於重要的任務，比如用尿液混凝土建造發射臺。而太空人生命維持系統的部分組件將首次由人工智慧AI設計。

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傑西·克拉夫特(Jesse Craft)是達拉斯一家大型工程公司Jacobs的高級設計工程師，該公司被NASA委託對xEMU生命維持系統進行改造。對於克拉夫特和其他數百名從事該項目的工程師來說，這需要在相互競爭的優先級之間進行謹慎的平衡。顯然，生命維持系統的首要任務是必須確保其安全性，但它也必須足夠輕，以符合月球著陸器的重量限制，並有足夠的強度來承受火箭發射期間的強大的重力和振動。&34;克拉夫特（Craft）對此表示。

在減少質量的情況下，將更多的東西擠進更小的空間，是航空航天工程師一直在處理的複雜優化問題。但美國宇航局（NASA）希望在2024年之前能夠登陸月球，而滿足這一雄心勃勃的時間計劃表，意味著克拉夫特（Craft）和他的同事們不能花數周時間討論每個部件的理想結構。取而代之的是，他們正在試驗一種新的人工智慧（AI）設計軟體，該軟體可以快速地提出新的部件設計。

&34;製造該軟體的美國公司PTC的技術副總裁傑西·科克斯-布蘭肯希普(esse Coors-Blankenship)繼續說道：&34; 這種工程方法被稱為生成式設計。其基本思想是向軟體輸入關於組件最大尺寸、必須承受的重量或將暴露在的溫度下的一系列要求，然後讓算法來計算其餘的部分。

PTC的軟體結合了幾種不同的人工智慧（AI）方法，比如GAN（生成式對抗網絡）和遺傳算法。GAN（生成式對抗網絡）是一種類似遊戲的方法，其中兩個機器學習算法在競爭中互相對峙，以設計出最優化的組件。這和生成不存在的人像照片的技術是一樣的。相比之下，遺傳算法類似於自然選擇。它們產生多種設計，將它們組合起來，然後從新一代中挑選出最佳的設計，並以此重複。過去，美國宇航局（NASA）已經使用遺傳算法來設計最優的，但也是最奇怪的天線。

&34;克拉夫特（Craft）說。考慮到航天服生命維持系統的最終設計仍在不斷變化之中，這一點尤其有幫助。畢竟在一個產品的設計過程中，即使是對需求的一個很小改動，都有可能導致工程師們浪費數周的工作時間。

如今，工程師們開始使用人工智慧（AI）所驅動的設計軟體，來重新設計從汽車底盤到椅子到公寓樓的一切。這些算法傾向於想像一些看起來既熟悉但又十分陌生的組件：它們有的蜂窩狀的、流動的或是有張力結構的，還有很多我們完全意想不到的結構。&34;克拉夫特（Craft）說道：&34;

目前，人工智慧（AI）負責製作的組件都相當普通。&34;NASA機組人員和熱系統部門的機械設計師肖恩·米勒（Sean Miller）對現階段的試驗這麼解釋到。相反，算法正在為系統構建更好的支架和支撐結構，以保證太空人的生存。這可能不是最吸引人的人工智慧應用程式，但它確實有效。AI已經能夠將某些部件的質量減少50%，當涉及到太空旅行時，每一克都是至關重要的。

&34;米勒認為：&34;

50年前，當NASA首次將人類送上月球時，AI對於計算機科學家來說還是一個遙遠的夢想。雖然現在我們可能還沒有人類月球基地，但有了AI的加持下，這似乎只是一個時間問題。

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​撰寫：GolevkaTech

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