Mais inteligente, além disso, mais precisamente: como a IA transforma os voos no espaço

No Distrito Binário, lançamos um novo curso de IA para negócios . No curso, falamos muito sobre o uso prático da inteligência artificial em vários setores: varejo, mídia e medicina.

Mas a automação ajuda as pessoas não apenas na Terra. Neste artigo, coletamos exemplos de como a IA pode ser usada (ou já está sendo usada) para exploração espacial.



Há sete casos sob o corte: da previsão de tempestades no Sol ao socorrista de robôs espaciais.

1. Preveja tempestades solares e proteja contra asteróides

Cientistas do Frontier Development Lab da NASA, em colaboração com Microsoft e IBM, estão trabalhando em sistemas de autoaprendizagem para prever a força e a magnitude das tempestades solares. Se forem bem-sucedidos, eles podem ser usados ​​não apenas para determinar o clima de novos planetas e sua adequação à vida, mas também para encontrar recursos naturais.

O laboratório foi fundado pelo empresário neozelandês James Parr, inspirado no Grande Desafio de Asteróides de Obama em 2013. Parr convidou a NASA a trabalhar juntos em um projeto que incorpora desenvolvimentos avançados de IA em projetos para proteger a Terra de asteróides e outros perigos. Segundo Parr, a inteligência artificial é a única tecnologia que os astrônomos ainda não conseguiram apreciar o benefício.

2. Exoplanetas abertos

A inteligência artificial também ajuda os cientistas a descobrir novos planetas. O telescópio Kepler, equipado com um algoritmo de IA, foi lançado no espaço em março de 2009 e funcionou por quase uma década: durante esse período, os astrônomos encontraram mais de 2.600 exoplanetas com ele. Por exemplo, no final de 2017, ele ajudou a encontrar o gêmeo do sistema solar descobrindo os planetas Kepler 80g e Kepler 90i no sistema estelar Kepler-90 na constelação Dragon.

"É como procurar uma agulha no palheiro", disse Chris Shallu, engenheiro sênior do Google AI, um dos pesquisadores do projeto, durante uma teleconferência.

Em outubro de 2018, seu tanque de combustível estava vazio e o telescópio completou a missão. No entanto, depois que Kepler terminou de caçar novos mundos, os astrônomos conseguiram descobrir outros 104 exoplanetas usando os dados e informações que ele coletou do telescópio Gaia.


Render do telescópio Kepler (NASA)

Para alcançar esse resultado, os pesquisadores treinaram o algoritmo usando dados da NASA. Depois de estudar 15 mil sinais de teste, o telescópio conseguiu determinar corretamente o planeta em 96% dos casos.

3. Fazer relatórios da ISS

Se a Pixar projetasse o robô, ele teria a mesma aparência (JAXA / NASA)

A Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) desenvolveu o Int-Ball, um drone controlado remotamente que realiza experimentos com câmeras realizadas a bordo de uma estação espacial e os envia para a Terra.

Todos os elementos Int-Ball são impressos em uma impressora 3D, movem-se com a ajuda de 12 hélices e são guiados dentro da ISS por marcadores de pontos cor de rosa colados.

Um pequeno robô de olhos grandes (pesa apenas um quilo de Int-Ball, diâmetro - 15 cm) facilita a sincronização de tripulação e tripulação na Terra. O drone assumiu várias tarefas de astronautas e reduziu sua carga de trabalho em 10%. Está previsto que, no futuro, a Int-Ball possa rastrear estoques de produtos e reparar peças de navios quebradas.

Primeiros vídeos feitos por Int-Ball

4. Ajude as máquinas a pousar

Os desenvolvimentos modernos usando a IA estão gradualmente tornando o software e a tecnologia mais autônomos, capazes de autoaprendizagem. Os desenvolvimentos mais esperados nessa área são naves capazes de corrigir independentemente o caminho em relação à órbita, operando no piloto automático e pousando em uma estação espacial.


A IA também ajuda a NASA a criar conceitos de módulo de pouso interplanetário. Por exemplo, tais

A escolha de um local para plantio é uma tarefa complexa e multidimensional, sendo necessário que a superfície seja relativamente lisa e iluminada (se o dispositivo for alimentado por baterias solares), para que o local seja interessante para os pesquisadores. Além disso, essas condições devem ser observadas em uma área suficientemente grande - caso a sonda não fique em um local precisamente designado, mas próximo a ela. Nesse caso, as decisões devem ser tomadas com base em dados incompletos e heterogêneos da superfície do planeta, coletados de várias fontes.

Para resolver esse problema, os cientistas desenvolveram um sistema baseado em IA que seleciona um local de pouso adequado para a missão marciana. O desenvolvimento é descrito em detalhes aqui . A tecnologia é baseada na teoria da lógica difusa. Diferentemente da lógica comum, as declarações podem ser não apenas verdadeiras e falsas. Na lógica difusa, são utilizados conceitos como "uma afirmação verdadeira com tal e tal probabilidade" ou "uma afirmação verdadeira em tal e tal medida".

Usando dados sobre o terreno, ar, composição do solo e outras condições em diferentes pontos de Marte, o sistema seleciona automaticamente locais adequados para o pouso do veículo espacial. O programa funciona assim: divide a superfície de Marte em pequenas seções, atribui um número de 0 a 1 a todos (0 - não adequado para aterrissagem, 1 - adequado para aterrissagem), agrupa áreas favoráveis ​​e as oferece aos astrônomos.

Em teoria, o programa pode trabalhar na direção oposta: selecione o veículo espacial de Marte certo para estudar uma paisagem específica. Os autores do projeto esperam que em breve esses algoritmos possam ser usados ​​para criar veículos autônomos que se comunicam com a Terra apenas em casos de emergência. Isso tornaria a exploração de novos planetas muito mais eficiente e rápida.


Procure um local adequado

Segundo o engenheiro da NASA Hiro Ono, as naves autônomas já estão em desenvolvimento: talvez a Europa, uma das luas de Júpiter, se torne o próximo destino para os cientistas.

5. Rastreie a radiação

Um enorme perigo para a saúde dos membros das tripulações espaciais é a radiação radioativa. Durante o vôo, os astronautas encontram imediatamente dois tipos de radiação ionizante: erupções solares e raios cósmicos. A exposição prolongada a esses raios destrói as cadeias de DNA. O corpo é capaz de reparar as quebras, mas durante o "reparo" ocorrem frequentemente erros, levando a mutações.

Cientistas de todo o mundo estão realizando pesquisas conjuntas no campo da IA ​​para monitorar constantemente a saúde dos astronautas durante o voo. O surgimento de tecnologia que pode rastrear mudanças mínimas nas condições dos membros da tripulação permitirá que você tome medidas a tempo e evite sérias conseqüências.

6. seja amigo

Voar para o espaço é um enorme estresse para uma pessoa, e não apenas do ponto de vista físico. Os longos meses que passam longe da família, muitas vezes sem a capacidade de contatá-los, são um teste difícil, mesmo para os mais experientes e treinados. Os cientistas esperam que as novas tecnologias ajudem com isso. O CIMON (Interactive Mobile Command Satellite) é o primeiro assistente de IA, encomendado pelo Centro Alemão de Aviação e Cosmonáutica. A Airbus e a IBM desenvolveram um assistente virtual para facilitar vôos longos para os tripulantes.

Um robô semelhante a uma bola de futebol está equipado com várias câmeras de vídeo, microfones, sensores e processadores: com a ajuda deles, ele se comunica com os astronautas. Doze ventiladores embutidos permitem que ele voe em todas as direções, acena e balança a cabeça.

A principal função do CIMON a bordo de uma nave ou estação espacial é fornecer instruções para concluir tarefas complexas ou reparar partes de uma nave (ele pode pesquisar e organizar informações rapidamente). Mas o CIMON não é apenas um assistente, mas também tem um papel social: se comunicar com os astronautas durante longos vôos. É por isso que os desenvolvedores adicionaram uma função de reconhecimento de rosto e um elemento "humano" na forma de um amplo sorriso na tela.

7. Salve os astronautas

Pesquisas nesta área são realizadas na Rússia. O primeiro robô de resgate humanóide Fedor (FEDOR - Final Experimental Demonstration Object Research), desenvolvido pela Advanced Research Foundation e pela ONG Android Technology, pode se tornar um membro da tripulação já em 2021. O robô sabe dirigir, superar obstáculos, usar ferramentas de construção, navegar no terreno e elevar cargas de até 20 kg. No momento, este é o único robô antropomórfico que pode rastejar de quatro.

Para interagir com o mundo exterior, Fedor usa duas câmeras, um termovisor, um microfone, GPS e várias dezenas de lasers: esse equipamento permite que ele construa um diagrama tridimensional do ambiente e execute tarefas com mais precisão. O Fedor possui quatro modos de operação: autônomo, supervisor, copiado e combinado.

Outra de suas características é o sistema de torque reverso ou comunicação sensorial. O operador controla o robô usando um traje especial, e o robô transmite informações através do traje de volta ao operador. Assim, por exemplo, o gerente pode sentir o peso da carga do Fedor. Em setembro de 2018, Fedor foi transferido para Roscosmos , onde estará preparado para o voo na nave espacial da Federação.

Nos últimos anos, os vôos ao espaço tornaram-se mais fáceis e seguros, mas no campo da engenharia espacial existem muitos problemas não resolvidos. Navios de piloto automático, robôs sociais e outros desenvolvimentos de inteligência artificial podem ajudar a lidar com esses problemas, tornando outros planetas mais próximos e mais acessíveis.