谷歌氣球最近取得了里程碑式的進(jìn)展，已經(jīng)在平流層高度飛行超過了100萬(wàn)小時(shí)。期間，谷歌氣球已經(jīng)飛行了近4000萬(wàn)公里——相當(dāng)于100次地月間來回或繞地球飛行1000次。
谷歌氣球在50000到70000英尺（15.2km至21.3km）之間的大氣中飛行。氣球利用了太陽(yáng)能、空氣、一些相當(dāng)酷的設(shè)備和一系列智能算法。太陽(yáng)能氣泵用于增加或減少氣球中的空氣。空氣使氣球系統(tǒng)重量增加或減少，以實(shí)現(xiàn)在高度上升或下降。氣球不是在固定高度隨風(fēng)漂浮，而是上下移動(dòng)高度，直到找到一個(gè)有利的氣流為止。高度調(diào)節(jié)操作在氣球整個(gè)生命周期中重復(fù)上千次，實(shí)現(xiàn)隨風(fēng)漂流到世界各地。實(shí)現(xiàn)這種平流層“舞蹈”需要處理大量的數(shù)據(jù)，包括來自全球數(shù)字天氣模型的風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)和來自氣球系統(tǒng)本身的實(shí)時(shí)測(cè)量。在4000萬(wàn)公里的飛行中收集到的環(huán)境信息算得上大氣研究中的“羅塞塔石碑”。谷歌氣球展示了如何將這兩個(gè)數(shù)據(jù)源融合在一起，并對(duì)氣球應(yīng)該做什么運(yùn)動(dòng)做出有根據(jù)的猜測(cè)。自動(dòng)化軟件可以做人類做不到的事情。它深入挖掘風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)不斷變化的平流層風(fēng)場(chǎng)為氣球繪制導(dǎo)航地圖。（這些地圖中的一幅令人著迷的延時(shí)圖如下所示）。然后，自動(dòng)化提供了處理每個(gè)氣球上實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)的方法，以實(shí)現(xiàn)不斷猜測(cè)及跟蹤導(dǎo)航地圖。 由谷歌氣球?qū)Ш较到y(tǒng)創(chuàng)建的從波多黎各到肯尼亞的潛在路徑的延時(shí)圖。藍(lán)色陰影代表較短的路徑。紅色代表一個(gè)較長(zhǎng)的顏色。軟件自動(dòng)化能夠?qū)嫶蟮臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，使高效、長(zhǎng)距離平流層飛行成為可能。谷歌氣球有專門的飛行工程師團(tuán)隊(duì)365日全天候監(jiān)控每一個(gè)氣球，通過這套軟件引導(dǎo)著氣球作出最優(yōu)的運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)世界各地的氣球飛行，并能保持在一個(gè)理想的位置上長(zhǎng)達(dá)數(shù)月。在超過100萬(wàn)小時(shí)的飛行中，我們對(duì)這個(gè)系統(tǒng)中出現(xiàn)的一些聰明而復(fù)雜的導(dǎo)航行為感到驚訝。這些行為不是由建造它的工程師所指導(dǎo)的。相反，它們出現(xiàn)在系統(tǒng)試圖最大限度地提高谷歌氣球系統(tǒng)的導(dǎo)航效率的目標(biāo)指引下。當(dāng)X實(shí)驗(yàn)室的占星家?guī)啄昵肮蠢粘龉雀铓馇虻暮叫兄脮r(shí)，他用航海來比喻氣球是如何乘風(fēng)航行的。這種相似性不僅出現(xiàn)在文學(xué)上，技術(shù)上更是如此。當(dāng)操作人員遠(yuǎn)程管理飛行系統(tǒng)時(shí)（這種情況經(jīng)常發(fā)生在谷歌氣球的早期），他們傾向于選擇盡可能直線的路徑。這是一種直覺，因?yàn)閹缀紊蟽牲c(diǎn)之間最快的方法，人們?cè)诓榭吹貓D上氣球的位置時(shí)自然會(huì)嘗試擴(kuò)展這種直覺。谷歌氣球的導(dǎo)航系統(tǒng)具有更高的信息處理能力，可以同時(shí)查看氣球在地圖上的位置和4D風(fēng)矢量場(chǎng)，從而使氣球飛行更具創(chuàng)造性。注意到氣球有時(shí)會(huì)以“之”字形飛行，偏離航線后，在恢復(fù)到所需的方向之前，幾乎顛倒方向。最近的一個(gè)例子如下：最近的一個(gè)氣球穿越南美的例子。 熟悉航海的人可能會(huì)把這項(xiàng)技術(shù)認(rèn)作航向，這是一種在所需航向迎風(fēng)時(shí)使用的機(jī)動(dòng)操作。通過改變船只相對(duì)于風(fēng)的方向，水手可以在不利的條件下繼續(xù)航行。考慮到氣球和風(fēng)帆船都是風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的交通工具，而且這種定位技術(shù)已經(jīng)被水手們使用了數(shù)千年，所以這可能是一種有用的技術(shù)也就不足為奇了。但當(dāng)?shù)谝淮慰吹较到y(tǒng)開始執(zhí)行這一操作時(shí)，氣球操作人員感到十分驚訝，他們真的手動(dòng)接管了系統(tǒng)嗎？即使是作為這個(gè)系統(tǒng)的創(chuàng)建者，在看到第一個(gè)氣球被允許完全執(zhí)行這項(xiàng)技術(shù)時(shí)，就創(chuàng)造了從波多黎各到秘魯?shù)娘w行時(shí)間記錄，他們同時(shí)感到自己又聰明又愚蠢。2017年底，谷歌氣球正處于颶風(fēng)瑪麗亞之后向波多黎各提供緊急連接服務(wù)的過程中。操作人員觀察氣球?qū)崟r(shí)位置時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)一群氣球停在波多黎各南部，在一片海洋上空呈等待狀態(tài)。通常情況下，在島上完成一輪服務(wù)的氣球會(huì)漂浮在西南方向，橫穿南美，最后返回波多黎各，繼續(xù)為那些需要連接的人服務(wù)。相反，氣球不是總是沿著一條已知的路徑飛行，而是經(jīng)常在空中徘徊或停留數(shù)天，以期有一條更有利的路徑。但是這群氣球在沒有人的地方徘徊。谷歌氣球操作人員開始尋找原因。事實(shí)證明，風(fēng)在未來幾天可能會(huì)改變。新的風(fēng)場(chǎng)會(huì)讓氣球直接飄回波多黎各，而不是沿著更長(zhǎng)的、圓形的路線穿越南美。算法成功預(yù)測(cè)了風(fēng)場(chǎng)改變，氣球在更短時(shí)間內(nèi)回到波多黎各。谷歌氣球經(jīng)常會(huì)戰(zhàn)略性地在某個(gè)地方徘徊，而不是沖刺。控制人員添加了額外的算法來雙倍減少這種行為，以幫助增強(qiáng)服務(wù)的一致性。一旦氣球航行到某個(gè)地方，就期望它在那里呆得越久越好。實(shí)現(xiàn)氣球定區(qū)域停留似乎是一個(gè)直接的目標(biāo)，但當(dāng)我開始研究的時(shí)候，這對(duì)我來說并不容易。目前，穩(wěn)定飛行在某地區(qū)之上是谷歌氣球業(yè)務(wù)的一個(gè)組成部分。假設(shè)你想讓一個(gè)氣球停留在某個(gè)區(qū)域，但它需要繼續(xù)在風(fēng)中移動(dòng)。最明顯的選擇是飛行一個(gè)圓形圖案。幸運(yùn)的是，我們沒有對(duì)這種行為進(jìn)行硬編碼（即明確地指定它），因?yàn)閺囊婚_始我們的導(dǎo)航系統(tǒng)就有更好的想法。控制人員第一次使用新的自動(dòng)算法測(cè)試氣球停留在一個(gè)地方的能力時(shí)，氣球立即開始以一種意想不到的方式飛行。氣球不是繞著這個(gè)區(qū)域飛行，而是按8字的模式飛行。不僅僅是一次，而是一整天。隨著氣球漂走，以前的每一次LTE測(cè)試都在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)結(jié)束。但是這次操作團(tuán)隊(duì)測(cè)試了下面的LTE連接，直至他們的手機(jī)和筆記本電腦的電池耗盡后氣球還停留在原處。 當(dāng)氣球試圖停留在一個(gè)特定區(qū)域時(shí)，圖中所示模式已經(jīng)成為一種有用的操作 8字模式并不是唯一出現(xiàn)的模式。在一些風(fēng)的條件下，我們看到一個(gè)來回的模式，就像網(wǎng)球比賽中的一個(gè)球。有時(shí)我們看到氣球飛到一個(gè)特定的點(diǎn)，然后慢慢地漂走，只飛回右邊。事實(shí)上，很少觀察到循環(huán)模式。我經(jīng)常問自己，是否需要人工智能才能有效地將這一點(diǎn)傳播到平流層。作為一個(gè)在人工智能領(lǐng)域工作了這么多時(shí)間的人，我花了多少時(shí)間來問自己這是什么，這是嗎？許多人用技術(shù)的類型來描述人工智能（例如深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）或者一些直截了當(dāng)?shù)亩x（如人工智能可以使人相信它是一個(gè)人）。其他人只是說當(dāng)他們看到它時(shí)他們就知道了。也許我對(duì)它的定義更為簡(jiǎn)單：我認(rèn)為人工智能是指一個(gè)系統(tǒng)以一種你最初想象不到的方式使用行為來解決一個(gè)問題。根據(jù)我自己的定義，這些來自谷歌氣球?qū)Ш较到y(tǒng)的緊急行為是一個(gè)基本的人工智能，但我仍然不確定。總之，不管是不是人工智能，這個(gè)系統(tǒng)的作用是使一些真正有意義的事情成為可能。除了有趣之外，這項(xiàng)技術(shù)是一個(gè)關(guān)鍵的推動(dòng)因素，使我們的氣球?yàn)閿?shù)十億人服務(wù)。風(fēng)的3維空間尺度隨時(shí)間變化。別忘了，在4d最佳猜測(cè)的基礎(chǔ)上，還有一個(gè)置信度維度，我們更確信，對(duì)向量場(chǎng)的某些猜測(cè)比其他猜測(cè)更好。這就是波特·斯圖爾特法官定義人工智能的標(biāo)準(zhǔn)。就我個(gè)人而言，我質(zhì)疑這一觀點(diǎn)，因?yàn)槿绻以?995年告訴你，一臺(tái)超智能計(jì)算機(jī)可以指引你到地球上的任何地方，你肯定這是人工智能的突破，但最近谷歌地圖僅僅被認(rèn)為是一個(gè)很好的應(yīng)用程序，它有一些路線規(guī)劃算法支撐著它（但這并不能算是人工智能的突破）。
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