Per esplorare la luna o Marte, gli astronauti hanno bisogno di habitat intelligenti che supportino la vita e rimangano operativi quando sono vacanti. Per far progredire la progettazione di sistemi autonomi per gli habitat spaziali, La NASA sta finanziando un istituto di ricerca sulla tecnologia spaziale multiuniversitario chiamato Habitat Optimized for Missions of Exploration, o più opportunamente, CASA.

Mario Bergés, professore associato di ingegneria civile e ambientale (CEE), sta guidando il gruppo di ricerca della Carnegie Mellon University che lavora sotto gli auspici di HOME. Il loro compito è quello di consentire una completa consapevolezza della situazione nell'habitat fornendogli capacità di elaborare e interpretare i propri dati e formulare raccomandazioni decisionali che possono essere trasmesse a sistemi robotici o suggerite agli occupanti umani.

"Lo spazio è duro e gli errori possono essere catastrofici, quindi abbiamo bisogno di sistemi autonomi che siano molto buoni, " ha detto Bergés. Un'idea che il team sta esplorando è l'applicazione dell'intelligenza artificiale per analizzare i dati delle apparecchiature per comprendere l'uso dell'elettricità nell'habitat. Sapendo come viene consumata l'energia, poi si potrebbe monitorare lo stato di tutti gli impianti elettrici presenti nell'habitat.

Gli scienziati hanno esperienza nell'analisi dei dati per le apparecchiature sulla Terra, ma Bergés ha detto che dobbiamo imparare a tradurre questa conoscenza nel contesto dello spazio e in particolare nei sistemi in questi habitat.

Per esempio, sulla Terra ci sono una varietà di sistemi di condizionamento dell'aria e possiamo determinare dove sono i potenziali guasti e come si verificano. Ma nei nuovi habitat, tutti i sistemi saranno una tantum.

"Come si esegue il rilevamento e la diagnosi automatici dei guasti senza molti dati di sistema? È qui che entra in gioco l'intelligenza artificiale, " ha detto Bergés. "Abbiamo macchine che imparano da sole se dai loro dati sufficienti, ma non abbiamo molte macchine in grado di ragionare utilizzando le conoscenze ingegneristiche esistenti, che può ridurre la quantità di dati di cui hanno bisogno."

Per limitare la quantità di dati necessari per rilevare guasti alle apparecchiature in tutto l'habitat, il team raccoglierà le misurazioni elettriche. Questi dati saranno condivisi con sistemi robotici che li elaboreranno e agiranno sull'ambiente fisico, e, in teoria, consentire all'habitat di mantenersi.

Il team CMU è composto da Bergés, un esperto in rilevamento e analisi dei dati per le infrastrutture; Burcu Akinci, un professore della CEE ed esperto di modellazione dell'informazione; e Stephen Smith e Artur Dubrawski del Robotics Institute della CMU, che guiderà la ricerca sull'apprendimento automatico e sui sistemi robotici. La ricerca della CMU confluirà in altri progetti in corso nell'istituto.

HOME è finanziato per cinque anni per circa $ 15 milioni, e la NASA può applicare raccomandazioni che escono dall'istituto prima della fine del periodo di finanziamento. Secondo Bergés, La ricerca della CMU potrebbe potenzialmente informare la progettazione di una stazione gateway che orbiterà intorno alla luna come parte dei piani di esplorazione dello spazio profondo della NASA.

Bergés crede che gli ingegneri civili giocheranno un ruolo nell'esplorazione dello spazio.

"Dall'inizio, gli ingegneri civili sono stati gli amministratori delle infrastrutture che supportano la vita moderna, " ha detto. "Se l'umanità si sta muovendo nello spazio, ha senso che gli ingegneri civili ne facciano parte."