不久前，海南商业航天发射场的智慧发射场系统首次公开，该系统作为发射场的“神经中枢”，实现了数字化、自动化、智能化的突破，有效提高了地面设施设备保障的时效性和可靠性。
那么，人工智能技术能在智慧发射场中大显身手吗？
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对建设“智慧能力”的设想
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在一次发射任务中，火箭发动机舵机因被装反而导致了火箭姿态控制问题。航天科技集团一院王冠看到了传统人工视觉检测的局限性，意识到需要引入图像识别技术来辅助检测，减少人为错误，于是创新研发了这一技术。后来这项技术在长三甲系列火箭上首次得到应用，不仅提升了测试精度，还减少了对人工检测的依赖。
“如今我们希望的智能是全面的，也就是说，不再仅是单点的突破，而是一种范式上的升级。”多年来，王冠一直在关注如何将智能技术融入航天领域。从保成功、高质量的需求出发，科研人员逐渐意识到传统的工作模式已经无法满足如今航天领域对复杂性和精确性的要求，而需要全新的思维方式和技术手段来提升能力。
智能的关键在哪儿？在全流程的知识伴随和决策支持。而实现智能的“底座”，是技术、是知识、是大模型。这一切的集成体现在一院人工智能团队于2023年开始打造的“航天超脑”平台。
“当时的技术路径还不是特别清晰，走了弯路，但大家看到了我们在思维模式上的转变，以及对于整合新兴技术与专业知识的能力。”王冠解释，起初他们想通过集成多种模型、工具和算法，提供一个能够覆盖产品全生命周期的智能支持系统，实现“智慧能力”的建设。
2023年年初，一院总体部中标海南商业航天发射场的智慧发射场系统建设项目。智慧发射场到底“智慧”在哪里？王冠没有给出一个确切的答案。因为在开发这一系统过程中，他们对智慧发射场的“智慧”理解也在不断深化——“智慧”不仅体现在技术的先进性，更体现在如何将这些技术融入实际的航天任务中，提升整体的工作效率和质量。
智慧发射场项目为团队所设想的“智慧能力”提供了实际应用的场景。团队希望能把所有的智慧、智能理念全放到“航天超脑”平台中，让智慧能力覆盖发射场的各个环节，包括帮助构建知识体系、提供个性化培训、监测设备状态、快速响应故障等，从而实现全流程的知识伴随和决策支持。
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AI与知识工程的结合
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“我们要做的‘智能’不仅仅是问答系统，而是需要面向具体的业务需求和数据。这意味着要深入挖掘业务流程中的痛点，以及如何利用数据来解决这些问题。”为实现这一设想，王冠及其团队成员首要考虑的就是对大量复杂数据的整合、分析和应用，以支撑决策、优化操作流程、提高安全性和效率。因此，在智慧发射场系统建设过程中，对知识工程的应用至关重要。
1977年，美国斯坦福大学计算机科学家费根鲍姆教授在第五届国际人工智能会议上提出“知识工程”的概念，其核心内容主要包括知识的获取、表示、推理过程的构成与解释，目的是设计基于知识的系统，即专家系统。这类系统能够模拟专家的决策过程，解决特定领域内的问题。
2016年，长征五号运载火箭首飞时，点火前主控计算机查询状态时突然报错，01指挥员下达了“中止发射”的口令，而担任发控台操作手的廖国瑞沉着应对，和主控计算机操作手仅在30秒内就排除了故障。
“能够在关键时刻做出正确的判断和决策，是因为他掌握了大量规程和预案，记住了上百页的操作流程和预案。”王冠说，专家之所以宝贵，是因为他们不仅有丰富的经验，而且能够跨专业地进行思考和决策，可以在复杂情况下快速定位问题，并提出解决方案。
如今，受到人工成本较高、专家知识梳理难和专家经验固化难的限制，传统知识工程遭遇到了“知识获取”的瓶颈，且传统知识工程更倾向于解决场景明确、规则和边界清晰的简单问题，而实际工程问题通常具有场景动态变化、边界不清和规则事先未知的特点。因此，如何将专家脑海中蕴含的宝贵知识和决策经验固化下来并有效地注入智能模型中，是智能技术在火箭测发过程的关键环节中发挥辅助决策能力的关键。
AI与知识工程的结合，可以形成一个强大的专家系统，帮助解决复杂问题。“航天超脑”这一平台的核心就是知识工程，涉及如何构建知识体系、如何将知识注入模型中、如何通过模型去赋能应用。
这种结合需要专家的智慧和数字化工具的支持，才能将大量的设计文档和专家知识转化为可以被计算机理解和处理的结构化知识。与人类记忆相比，大模型一旦学习了某些信息，就可以在没有生理衰退的情况下永久保存这些信息。
“利用大模型的记忆力，这一平台在实际操作过程中能够提供实时的指导和建议，实现知识伴随，就像有位专家在旁边辅助操作人员，提供快速、准确的知识支持。”王冠表示。
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真正模拟人类大脑
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为实现各环节、全时全域的知识伴随，打造“智慧能力”，除了要关注数据、知识的获取外，还要考虑如何建立合适的模型，并确保大模型的可靠性。
“航天超脑”平台要想真正发挥航天专家的作用，就要进行深度学习，对人类思维方式建模，以便让机器能够理解人的行为，并将知识运用到与用户的交互中，达到使机器“人性化”的终极目标，实现人工智能技术在智慧发射场中的应用。
为了模拟人类大脑的工作方式，团队成员提出了“意识脑”和“逻辑脑”的概念。“意识脑”是基于大模型的直觉判断，类似于人类的直觉和感知，而“逻辑脑”则基于专家系统的逻辑推理，类似于人类的逻辑推理和决策。这种“双脑模型”的相互配合，可以实现确定性场景回答的准确性和面对未知、特殊情况的泛化性和灵活性。
举例来说，在运载火箭发射全过程中，当出现故障时，“意识脑”可以快速给出可能的故障原因，帮助现场指挥快速定位问题；“逻辑脑”则可以结合正向设计的方案、预案文档和逆向设计的“归零”报告，提供更快速直接的故障分析和处置建议，辅助现场人员快速做出判断。
此外，在智慧发射场系统中，“双脑模型”还可以在状态检测与健康管理、故障排查预处置、流程辅助与决策支持、培训与知识传递、知识伴随与实时建议、智能问答与交互等方面发挥作用。
“智慧发射场的建设并不是要颠覆传统的工作方式，而是要‘润物细无声’地渗透——将智能技术融入各个环节中，使其成为提高效率和质量的助力。”王冠表示，通过“双脑模型”，智慧发射场能够实现从数据到知识，再到智能应用的全流程覆盖，帮助操作人员更好地完成工作，提高发射场的智能化水平。
来源：《中国航天报》
文/邓雨楠
图/航天科技集团一院提供
编辑/刘淮宇 胡潇潇
校对/任长胜
监制/黄希
