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    Cinque modi in cui l'intelligenza artificiale può aiutare l'esplorazione dello spazio

    CIMON assisterà gli astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale. Credito:NASA/Kim Shiflett, CC BY

    L'intelligenza artificiale ha fatto scalpore negli ultimi anni, permettendoci di risolvere i problemi più velocemente di quanto l'informatica tradizionale potrebbe mai consentire. Recentemente, Per esempio, La sussidiaria di Google per l'intelligenza artificiale DeepMind ha sviluppato AlphaFold2, un programma che ha risolto il problema del ripiegamento delle proteine. Questo è un problema che ha sconcertato gli scienziati per 50 anni.

    I progressi nell'intelligenza artificiale ci hanno permesso di fare progressi in tutti i tipi di discipline, e queste non si limitano alle applicazioni su questo pianeta. Dalla progettazione di missioni allo sgombero dell'orbita terrestre dalla spazzatura, ecco alcuni modi in cui l'intelligenza artificiale può aiutarci ad avventurarci ulteriormente nello spazio.

    Assistenti astronauti

    Ti ricordi Tars e Case, gli assistenti robot del film Interstellar? Sebbene questi robot non esistano ancora per le missioni spaziali reali, i ricercatori stanno lavorando per qualcosa di simile, creare assistenti intelligenti per aiutare gli astronauti. Questi assistenti basati sull'intelligenza artificiale, anche se potrebbero non sembrare fantasiosi come quelli dei film, potrebbe essere incredibilmente utile per l'esplorazione dello spazio.

    Un assistente virtuale sviluppato di recente può potenzialmente rilevare eventuali pericoli in lunghe missioni spaziali come cambiamenti nell'atmosfera del veicolo spaziale, ad esempio aumento dell'anidride carbonica, o un malfunzionamento del sensore che potrebbe essere potenzialmente dannoso. Avrebbe quindi avvisato l'equipaggio con suggerimenti per l'ispezione.

    Un assistente AI chiamato Cimon è stato trasportato in volo sulla stazione spaziale internazionale (ISS) nel dicembre 2019, dove viene testato da tre anni. Infine, Cimon verrà utilizzato per ridurre lo stress degli astronauti eseguendo i compiti che gli chiedono di fare. La NASA sta anche sviluppando un compagno per gli astronauti a bordo della ISS, chiamato Robonaut, che lavoreranno al fianco degli astronauti o si assumeranno compiti troppo rischiosi per loro.

    L'intelligenza artificiale è stata anche sfruttata per affrontare il problema della spazzatura spaziale. Credito:NASA Orbital Debris Program Office, CC BY

    Progettazione e pianificazione della missione

    Pianificare una missione su Marte non è un compito facile, ma l'intelligenza artificiale può renderlo più facile. Le nuove missioni spaziali si basano tradizionalmente sulle conoscenze raccolte da studi precedenti. Però, spesso queste informazioni possono essere limitate o non completamente accessibili.

    Ciò significa che il flusso di informazioni tecniche è vincolato da chi può accedervi e condividerlo con altri progettisti di missione. Ma cosa accadrebbe se tutte le informazioni di praticamente tutte le precedenti missioni spaziali fossero disponibili a chiunque abbia autorità in pochi clic. Un giorno potrebbe esserci un sistema più intelligente, simile a Wikipedia, ma con un'intelligenza artificiale in grado di rispondere a domande complesse con informazioni affidabili e pertinenti, per aiutare con la progettazione e la pianificazione anticipate di nuove missioni spaziali.

    I ricercatori stanno lavorando all'idea di un assistente tecnico di progettazione per ridurre il tempo necessario per la progettazione iniziale della missione, che altrimenti richiederebbe molte ore di lavoro umano. "Daphne" è un altro esempio di assistente intelligente per la progettazione di sistemi satellitari di osservazione della Terra. Daphne è utilizzato dagli ingegneri di sistema nei team di progettazione dei satelliti. Facilita il loro lavoro fornendo accesso a informazioni pertinenti, inclusi feedback e risposte a domande specifiche.

    Elaborazione dati satellitari

    I satelliti per l'osservazione della Terra generano enormi quantità di dati. Questo viene ricevuto dalle stazioni di terra in blocchi per un lungo periodo di tempo, e deve essere ricomposto prima di poter essere analizzato. Sebbene ci siano stati alcuni progetti di crowdsourcing per eseguire analisi di immagini satellitari di base su scala molto ridotta, l'intelligenza artificiale può venire in nostro soccorso per un'analisi dettagliata dei dati satellitari.

    Per l'enorme volume di dati ricevuti, L'intelligenza artificiale è stata molto efficace nell'elaborarla in modo intelligente. È stato utilizzato per stimare l'accumulo di calore nelle aree urbane e per combinare i dati meteorologici con le immagini satellitari per la stima della velocità del vento. L'intelligenza artificiale ha anche aiutato con la stima della radiazione solare utilizzando dati satellitari geostazionari, tra molte altre applicazioni.

    L'intelligenza artificiale per l'elaborazione dei dati può essere utilizzata anche per i satelliti stessi. In recenti ricerche, gli scienziati hanno testato varie tecniche di intelligenza artificiale per un sistema di monitoraggio sanitario remoto via satellite. Questo è in grado di analizzare i dati ricevuti dai satelliti per rilevare eventuali problemi, prevedere le prestazioni sanitarie dei satelliti e presentare una visualizzazione per prendere decisioni informate.

    Tour virtuale della luna.

    Detriti spaziali

    Una delle più grandi sfide spaziali del 21° secolo è come affrontare i detriti spaziali. Secondo l'ESA, sono quasi 34, 000 oggetti più grandi di 10 cm che rappresentano una seria minaccia per le infrastrutture spaziali esistenti. Esistono alcuni approcci innovativi per affrontare la minaccia, come progettare satelliti per rientrare nell'atmosfera terrestre se vengono schierati all'interno della regione dell'orbita terrestre bassa facendoli disintegrare completamente in modo controllato.

    Un altro approccio è evitare ogni possibile collisione nello spazio, impedendo la formazione di eventuali detriti. In un recente studio, i ricercatori hanno sviluppato un metodo per progettare manovre di prevenzione delle collisioni utilizzando tecniche di apprendimento automatico (ML).

    Un altro approccio innovativo consiste nell'utilizzare l'enorme potenza di calcolo disponibile sulla Terra per addestrare modelli ML, trasmettere quei modelli alla navicella già in orbita o in viaggio, e usarli a bordo per varie decisioni. Recentemente è stato proposto un modo per garantire la sicurezza dei voli spaziali utilizzando reti già addestrate a bordo del veicolo spaziale. Ciò consente una maggiore flessibilità nella progettazione del satellite mantenendo al minimo il pericolo di collisione in orbita.

    Sistemi di navigazione

    Sulla terra, siamo abituati a strumenti come Google Maps che utilizzano il GPS o altri sistemi di navigazione. Ma non esiste un tale sistema per altri corpi extraterrestri, per adesso.

    Non abbiamo satelliti di navigazione intorno alla Luna o a Marte, ma potremmo usare i milioni di immagini che abbiamo dai satelliti di osservazione come il Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). Nel 2018, un team di ricercatori della NASA in collaborazione con Intel ha sviluppato un sistema di navigazione intelligente utilizzando l'intelligenza artificiale per esplorare i pianeti. Hanno addestrato il modello sui milioni di fotografie disponibili da varie missioni e hanno creato una mappa lunare virtuale.

    Mentre continuiamo ad esplorare l'universo, continueremo a pianificare missioni ambiziose per soddisfare la nostra curiosità intrinseca e per migliorare la vita umana sulla Terra. Nei nostri sforzi, l'intelligenza artificiale ci aiuterà sia sulla Terra che nello spazio a rendere possibile questa esplorazione.

    Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.




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