Klüger, genauer gesagt: Wie KI Flüge in den Weltraum verändert

Wir von Binary District haben einen neuen Kurs in KI für Unternehmen gestartet. Im Kurs sprechen wir viel über den praktischen Einsatz künstlicher Intelligenz in verschiedenen Branchen: Einzelhandel, Medien und Medizin.

Aber Automatisierung hilft Menschen nicht nur auf der Erde. In diesem Artikel haben wir Beispiele gesammelt, wie KI für die Weltraumforschung verwendet werden kann (oder bereits verwendet wird).



Es gibt sieben Fälle unter dem Schnitt: von der Vorhersage von Stürmen in der Sonne bis zum Weltraumroboter-Retter.

1. Sonnenstürme vorhersagen und vor Asteroiden schützen

Wissenschaftler des Frontier Development Lab der NASA arbeiten in Zusammenarbeit mit Microsoft und IBM an selbstlernenden Systemen, um die Stärke und das Ausmaß von Sonnenstürmen vorherzusagen. Wenn sie erfolgreich sind, können sie nicht nur verwendet werden, um das Klima neuer Planeten und ihre Eignung für das Leben zu bestimmen, sondern auch, um natürliche Ressourcen zu finden.

Das Labor wurde vom neuseeländischen Unternehmer James Parr gegründet, inspiriert von Obamas Asteroid Grand Challenge im Jahr 2013. Parr lud die NASA ein, gemeinsam an einem Projekt zu arbeiten, das fortgeschrittene KI-Entwicklungen in Projekte zum Schutz der Erde vor Asteroiden und anderen Gefahren einbezieht. Laut Parr ist künstliche Intelligenz die einzige Technologie, deren Nutzen Astronomen noch nicht erkannt haben.

2. Öffnen Sie Exoplaneten

Künstliche Intelligenz hilft Wissenschaftlern auch dabei, neue Planeten zu entdecken. Das mit einem KI-Algorithmus ausgestattete Kepler-Teleskop wurde im März 2009 ins All gebracht und arbeitete fast ein Jahrzehnt lang. In dieser Zeit haben Astronomen mehr als 2.600 Exoplaneten gefunden. Zum Beispiel half er Ende 2017 bei der Suche nach dem Zwilling des Sonnensystems, indem er die Planeten Kepler 80g und Kepler 90i im Sternensystem Kepler-90 im Sternbild Drache entdeckte.

"Es ist, als würde man im Heuhaufen nach einer Nadel suchen", sagte Chris Shallu, leitender Ingenieur bei Google AI, einem der Forscher des Projekts, während einer Telefonkonferenz zur Entdeckung.

Im Oktober 2018 war sein Kraftstofftank leer und das Teleskop beendete die Mission. Nachdem Kepler die Jagd nach neuen Welten beendet hatte, konnten Astronomen anhand der Daten und Informationen, die er vom Gaia-Teleskop gesammelt hatte, weitere 104 Exoplaneten entdecken.


Kepler Telescope Render (NASA)

Um dieses Ergebnis zu erzielen, trainierten die Forscher den Algorithmus anhand von Daten der NASA. Nach der Untersuchung von 15.000 Testsignalen konnte das Teleskop in 96% der Fälle den Planeten korrekt bestimmen.

3. Berichte von der ISS erstellen

Wenn Pixar den Roboter entworfen hätte, hätte er genauso ausgesehen (JAXA / NASA)

Die Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) entwickelte Int-Ball, eine ferngesteuerte Drohne, die an Bord einer Raumstation durchgeführte Experimente vor der Kamera aufnimmt und zur Erde sendet.

Alle Int-Ball-Elemente werden auf einem 3D-Drucker gedruckt, bewegen sich mit Hilfe von 12 Propellern und werden durch geklebte rosa Punktmarkierungen innerhalb der ISS geführt.

Ein kleiner Roboter mit großen Augen (wiegt nur ein Kilogramm Int-Ball, Durchmesser - 15 cm) erleichtert die Synchronisation von Besatzung und Besatzung auf der Erde. Die Drohne übernahm mehrere Aufgaben von Astronauten und reduzierte ihre Arbeitsbelastung um 10%. Es ist geplant, dass Int-Ball in Zukunft in der Lage sein wird, Produktbestände zu verfolgen und defekte Schiffsteile zu reparieren.

Erste Videos von Int-Ball

4. Helfen Sie den Maschinen zu landen

Moderne Entwicklungen mit KI machen Software und Technologie nach und nach autonomer und selbstlernbar. Die am meisten erwarteten Entwicklungen in diesem Bereich sind Schiffe, die in der Lage sind, den Pfad relativ zur Umlaufbahn unabhängig zu korrigieren, mit dem Autopiloten zu arbeiten und auf einer Raumstation zu landen.


AI hilft der NASA auch bei der Erstellung interplanetarer Landemodulkonzepte. Zum Beispiel wie z

Die Auswahl eines Pflanzstandorts ist eine komplexe und mehrdimensionale Aufgabe. Es ist erforderlich, dass die Oberfläche relativ glatt und beleuchtet ist (wenn das Gerät mit Solarbatterien betrieben wird), damit der Standort für Forscher interessant ist. Darüber hinaus müssen diese Bedingungen großflächig eingehalten werden - falls die Sonde nicht an einer genau festgelegten Stelle, sondern daneben sitzt. In diesem Fall müssen Entscheidungen auf der Grundlage unvollständiger und heterogener Daten auf der Oberfläche des Planeten getroffen werden, die aus verschiedenen Quellen stammen.

Um dieses Problem zu lösen, haben Wissenschaftler ein AI-basiertes System entwickelt, das einen geeigneten Landeplatz für die Marsmission auswählt. Die Entwicklung wird hier ausführlich beschrieben. Die Technologie basiert auf der Theorie der Fuzzy-Logik. Im Gegensatz zur gewöhnlichen Logik können Aussagen nicht nur wahr und falsch sein. In der Fuzzy-Logik werden Konzepte wie „eine Aussage ist mit einer solchen und einer solchen Wahrscheinlichkeit wahr“ oder „eine Aussage ist in einer solchen und einer solchen Maßnahme wahr“ verwendet.

Anhand von Daten zu Gelände, Luft, Bodenzusammensetzung und anderen Bedingungen an verschiedenen Punkten des Mars wählt das System automatisch geeignete Orte für die Landung des Rovers aus. Das Programm funktioniert folgendermaßen: Es teilt die Marsoberfläche in kleine Abschnitte auf, weist jedem eine Zahl von 0 bis 1 zu (0 - nicht für die Landung geeignet, 1 - für die Landung geeignet), gruppiert günstige Gebiete und bietet sie Astronomen an.

Theoretisch kann das Programm in die entgegengesetzte Richtung arbeiten: Wählen Sie den richtigen Marsrover aus, um eine bestimmte Landschaft zu untersuchen. Die Autoren des Projekts hoffen, dass solche Algorithmen bald verwendet werden können, um autonome Rover zu erstellen, die nur in Notfällen mit der Erde kommunizieren. Dies würde die Erforschung neuer Planeten viel effizienter und schneller machen.


Suchen Sie nach einem geeigneten Ort

Laut dem NASA-Ingenieur Hiro Ono befinden sich autonome Raumschiffe bereits in der Entwicklung: Vielleicht wird Europa, einer der Jupitermonde, das nächste Ziel für Wissenschaftler.

5. Strahlung verfolgen

Eine große Gefahr für die Gesundheit von Mitgliedern der Raumbesatzung ist die radioaktive Strahlung. Während des Fluges begegnen Astronauten sofort zwei Arten ionisierender Strahlung: Sonneneruptionen und kosmische Strahlung. Eine längere Exposition gegenüber solchen Strahlen zerstört DNA-Stränge. Der Körper ist in der Lage, Pausen zu reparieren, aber während der "Reparatur" treten häufig Fehler auf, die zu Mutationen führen.

Wissenschaftler aus der ganzen Welt forschen gemeinsam auf dem Gebiet der KI, um die Gesundheit von Astronauten während des Fluges ständig zu überwachen. Das Aufkommen von Technologien, die minimale Änderungen des Zustands der Besatzungsmitglieder verfolgen können, ermöglicht es Ihnen, rechtzeitig Maßnahmen zu ergreifen und schwerwiegende Konsequenzen zu vermeiden.

6. Sei ein Freund

In den Weltraum zu fliegen ist eine enorme Belastung für eine Person, nicht nur aus physischer Sicht. Lange Monate außerhalb der Familie, oft ohne die Möglichkeit, sie zu kontaktieren, sind selbst für die erfahrensten und geschultesten ein schwieriger Test. Wissenschaftler hoffen, dass neue Technologien dabei helfen werden. CIMON (Interactive Mobile Command Satellite) ist der erste KI-Assistent, der vom Deutschen Zentrum für Luftfahrt und Kosmonautik in Auftrag gegeben wurde. Airbus und IBM haben einen virtuellen Assistenten entwickelt, um Besatzungsmitgliedern lange Flüge zu ermöglichen.

Ein Roboter, der wie ein Fußball aussieht, ist mit mehreren Videokameras, Mikrofonen, Sensoren und Prozessoren ausgestattet: Mit ihrer Hilfe kommuniziert er mit Astronauten. Zwölf eingebaute Ventilatoren ermöglichen es ihm, in alle Richtungen zu fliegen, zu nicken und den Kopf zu schütteln.

Die Hauptfunktion von CIMON an Bord eines Schiffes oder einer Raumstation besteht darin, Anweisungen zum Ausführen komplexer Aufgaben oder zum Reparieren von Teilen eines Schiffes zu geben (es kann schnell Informationen suchen und organisieren). CIMON ist aber nicht nur ein Assistent, es hat auch eine soziale Rolle: auf langen Flügen mit Astronauten zu kommunizieren. Aus diesem Grund haben die Entwickler eine Gesichtserkennungsfunktion und ein „menschliches“ Element in Form eines breiten Lächelns auf dem Bildschirm hinzugefügt.

7. Speichern Sie die Astronauten

Die Forschung in diesem Bereich wird in Russland durchgeführt. Der erste humanoide Rettungsroboter Fedor (FEDOR - Final Experimental Demonstration Object Research), der von der Advanced Research Foundation und der Android Technology NGO entwickelt wurde, könnte bereits 2021 Besatzungsmitglied werden. Der Roboter kann ein Auto fahren, einen Hindernisparcours überwinden, Bauwerkzeuge verwenden, durch das Gelände navigieren und Lasten bis zu 20 kg heben. Im Moment ist dies der einzige anthropomorphe Roboter, der auf allen Vieren kriechen kann.

Für die Interaktion mit der Außenwelt verwendet Fedor zwei Kameras, eine Wärmebildkamera, ein Mikrofon, GPS und mehrere Dutzend Laser. Mit diesem Gerät kann er ein dreidimensionales Diagramm der Umgebung erstellen und Aufgaben genauer ausführen. Fedor verfügt über vier Betriebsarten: Autonom, Supervisor, Kopieren und Kombinieren.

Ein weiteres Merkmal ist das System des umgekehrten Drehmoments oder der sensorischen Kommunikation. Der Bediener steuert den Roboter mit einem speziellen Anzug und der Roboter überträgt Informationen über den Anzug zurück an den Bediener. So kann der Manager beispielsweise spüren, wie schwer die Last Fedor anhebt. Im September 2018 wurde Fedor nach Roscosmos versetzt , wo er für den Flug mit dem Raumschiff der Föderation vorbereitet wird.

In den letzten Jahren sind Flüge in den Weltraum einfacher und sicherer geworden, aber im Bereich der Raumfahrttechnik gibt es viele ungelöste Aufgaben. Autopilotschiffe, soziale Roboter und andere Entwicklungen der künstlichen Intelligenz können helfen, diese Probleme zu lösen, indem sie andere Planeten näher und zugänglicher machen.