机器人利用AI（人工智能）改变形状，2050年之前在月球表面建造出适合人类居住的城市。日本东北大学等研究团队正在为实现这个科幻小说般的宏大目标而全力开发机器人。作为日本政府大型研发项目 “登月型研发制度” 的一环，研究团队首次向媒体公开了原型机的实验成果。

在模拟月球表面的实验设施中工作的机器人（摄于相模原市JAXA）

送零件至月球，根据作业需求组装

“危险场所的工作全部交给机器人。宇航员在安全的场所，等待环境准备就绪后再前往。”

如此这般阐述机器人建造月球都市构想的，是日本东北大学研究生院工学研究科的吉田和哉教授。3月12日，在位于相模原市的日本国立研究开发法人宇宙航空研究开发机构（JAXA）月球表面模拟实验设施中，面对众多记者，吉田教授从 “月球未来都市”、“变幻自如的机器人” 等关键词切入，先后演示了名为 “Moonbot” 的实验机器人进行作业的场景。吉田教授长期致力于月球机器人研究、在航天领域记者圈中为人熟知，他的讲解也一天比一天流畅。

多台机器人活跃在月球的想象图（吉田教授提供）

这种机器人的最大特点是在月球表面组装。用火箭从地球运送物资成本高昂，必须有效利用来之不易的资源。因此并非运送成品机器人，而是将车轮、机械臂等具有特定功能的零件 “模块” 运送至月球，根据需求进行组装。机器人在完成特定作业后，会根据下一阶段任务通过AI自主重组变形，或利用月球上的资源进行自我修复。

吉田教授强调：“采用模块化不仅能提高（火箭搭载时的）装载效率，还能在现地变形实现多用途。我们正在挑战在月球表面的组装、变形与自修复等新技术。” 月球上需要有专门组装这些机器人的机器人，本次实验首先展示了模块间的组合作业等内容。

建造发电设施、居住舱等

组装完成的机器人将承担建材运输、土木工程、结构展开、组装等作业。实验中引人注目的环节之一是太阳能电池板的铺设。Moonbot将装载电池板的基座拖曳至目标地点后，卷曲的电池板随即展开。未来计划不在电池板上安装展开用电机，而是通过机器人搭载的电机的动力将电池板展开。

机器人展开太阳能电池板的作业

月球上供人类工作、生活的居住舱的建设方式也颇具创意。向折叠的膜状结构墙体注入空气使其如气球般膨胀。一旁的机器人通过摄像头监控膨胀状态，检测未充分膨胀部位，直至完成施工。

作为膨胀式居住舱的先例，美国Bigelow公司2016年在国际空间站（ISS）设置的 “BEAM” 广为人知。吉田教授团队的东京理科大学创域理工学部的木村真一教授表示：“BEAM在推广充气式结构方面成效显著，但为确保绝对不破损，膜材厚度过大。他们称BEAM采用的是扩展式（Expandable）而非充气式（Inflatable）。”

对此木村教授提出将气球分割为多个单元的构造，即使部分单元破损，其他单元仍能维持功能。他表示：“通过分散提升耐久性，可以实现更柔软的膜材”。

正在充气的居住舱模型。通过向折叠结构注入空气，机器人检查膨胀程度，完成建造。

研究团队还致力于让机器人不依赖人类的细致指导，通过AI自主学习保持姿态高效移动、跨越障碍等能力。

在月球极地开发中 “展现日本技术”

载人航天活动正从距地400公里的低轨道国际空间站（ISS），向38万公里外的月球扩展。美国主导的 “阿耳忒弥斯计划” 作为大规模国际探月项目，计划在2027年中期实现1972年阿波罗计划之后的首次载人登月。日美政府已就该计划达成协议，将安排两名日本宇航员登陆月球。

日本东北大学的吉田和哉教授

吉田教授的团队开发的机器人的目标是在阿耳忒弥斯计划中发挥作用，最初阶段锁定月球极地。极地环形山的阴影区存在终年无日照区域，被认为蕴藏水冰资源。采集这些水冰不仅可为宇航员提供饮用水，还可通过太阳能电解为氢气和氧气作为燃料，这已成为公认的月球开发的重要意义之一。

吉田教授表示：“我们以参与极地开发国际竞争为目标，通过机器人技术领域的领先地位向世人展现 ‘日本拥有的技术’。我们坚信，月球极地是最好的起点。” 关于月球是否存在足量可用的水资源，需要科学验证的同时，也必须打磨领先世界的技术。

吉田教授介绍说，“虽然以最直观的月球极地为首要目标，但技术应用绝不局限于此。能在极地严苛温度环境下使用的技术，完全适用于月球其他区域乃至火星”。此外还可应用于地球上的灾害应对。

还在开发能在月球地下空洞工作的机器人

为实现机器人在月球自主组装机器人的目标，研究正在推进之中

日本 “登月型研发制度” 于2018年创立，旨在 “通过内阁府综合科学技术创新会议统筹，各省厅协作推进突破性创新，开展超越传统思维的大胆研发”。在其10个目标中，日本国立研究开发法人科学技术振兴机构（JST）负责7个。其中作为目标3的“到2050年实现AI与机器人协同进化，达成自主学习、行动并与人类共生”的课题之一，由吉田教授担任项目经理的 “月球探测/基地建设用自我再生型AI机器人” 项目于2022年度被采纳。除日本东北大学外，大阪工业大学、京都大学、东京理科大学、产业技术综合研究所等机构也共同参与。

需要说明的是，实验虽借用JAXA设施进行，但主导机构并非JAXA。虽然项目名称包含 “月球”，本次公开的也是以月球为主题的课题，但该制度的课题涵盖健康、气象、资源等多个领域。

在4月13日开幕的大阪关西世博会上，7月22日至9月15日将举办以登月所追求的未来社会为主题的体验展——“MoonShot Park：观看！触摸！感受！新未来”。8月6日至11日还将以 “在机器人建造的月球世界，你想做什么？” 为主题，展示本次原型机的升级版。

在登月目标3框架下，除吉田教授的团队外，中央大学理工学部的国井康晴教授的团队正致力于研发能在月球熔岩洞（火山活动形成的天然隧道）内执行探测以及居住环境建设的机器人。

人与机器人的关系——“自主性” 成关键词

关于月球上理想的人机关系，吉田教授表达了如下看法。

“如今，宇航员为开展科学智能生产活动而前往ISS，但事实上却药耗费大量时间在物资运输等后勤工作上。这类作业应尽可能交给机器人完成。

这并非将工作全盘抛给机器人。人类给出 ‘下一步该做什么’ 这类宏观指令，但具体行动方案应由机器人自主思考。无论人类身处月球还是地球，都应作为现场监督，实际作业完全由机器人执行。人类不应穿着宇航服冒险外出作业，而应在安全场所从事科学观测等智力工作。

现在有 ‘共享自主权’概念（人类与机械分担自主权程度），以及 ‘监督式自主权’概念（原则上机械自主运行，异常时人类介入）。这不仅适用于我们的（月球机器人）课题，更是AI化机械与人类相处方式的普遍命题。我认为最理想的人机关系是：人类负责整体管理，机械在其中自主应对各种事情。”

介绍机器人的吉田教授。当前原型机体型较小，“希望先通过小型机验证创意，最终实现实用化尺寸”

月球机器人开发与城市建设本身充满魅力，正如世博会展示策划的副标题 “在月球想做什么” 所暗示的，这更是个深刻命题。随着现实感日益增强，相关讨论必将扩展。更进一步说，“人类要变成什么样” 或许才是关键。在享受机器人、AI等技术成果的同时，人类决不能变得懈怠。无论在月球还是其他地方，我们都应善用技术，持续激发求知欲，让 “大脑保持思考”。

原文：草下健夫 /JST Science Portal 编辑部

中文：JST客观日本编辑部