La NASA si è avvicinata a consentire ai computer di bordo remoti di dirigere la ricerca della vita su altri pianeti. Gli scienziati del Goddard Space Flight Center della NASA hanno annunciato i primi risultati di nuovi sistemi intelligenti, da installare in sonde spaziali, in grado di identificare le firme geochimiche della vita da campioni di roccia. Consentire a questi sistemi intelligenti di scegliere sia cosa analizzare che cosa dirci sulla Terra supererà i gravi limiti su come le informazioni vengono trasmesse su enormi distanze alla ricerca della vita da pianeti lontani. I sistemi debutteranno nella missione ExoMars 2022/23, prima di una più completa implementazione su corpi più distanti nel Sistema Solare.

Presentando il lavoro alla conferenza Goldschmidt Geochemistry, La ricercatrice capo Victoria Da Poian ha affermato:"Questo è un passo visionario nell'esplorazione dello spazio. Significa che nel tempo saremo passati dall'idea che gli esseri umani siano coinvolti in quasi tutto nello spazio, all'idea che i computer siano dotati di sistemi intelligenti, e sono addestrati a prendere alcune decisioni e sono in grado di trasmettere in via prioritaria le informazioni più interessanti o urgenti."

Eric Lyness, responsabile del software nel Planetary Environments Lab del NASA Goddard Space Flight Center (GSFC), ha sottolineato la necessità di disporre di strumenti intelligenti per l'esplorazione planetaria:"Rispedire i dati sulla Terra costa molto tempo e denaro, il che significa che gli scienziati non possono eseguire tanti esperimenti o analizzare quanti campioni vorrebbero. Utilizzando l'IA per fare un'analisi iniziale dei dati dopo che sono stati raccolti ma prima che vengano rispediti sulla Terra, La NASA può ottimizzare ciò che riceviamo, che aumenta notevolmente il valore scientifico delle missioni spaziali"

Victoria Da Poian ed Eric Lyness (entrambi al Goddard Space Flight Center della NASA), hanno addestrato sistemi di intelligenza artificiale per analizzare centinaia di campioni di roccia e migliaia di spettri sperimentali dal Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA), uno strumento che atterrerà su Marte all'interno dell'ExoMars Rosalind Franklin Rover nel 2023. Il MOMA è uno strumento all'avanguardia basato su uno spettrometro di massa, in grado di analizzare e identificare molecole organiche in campioni di rocce. Cercherà la vita passata o presente sulla superficie e nel sottosuolo marziano attraverso l'analisi di campioni di roccia. Il sistema da inviare su Marte trasmetterà ancora la maggior parte dei dati sulla Terra, ma i sistemi successivi per il sistema solare esterno avranno l'autonomia di decidere quali informazioni riportare sulla Terra.

I primi risultati mostrano che quando l'algoritmo della rete neurale del sistema elabora uno spettro da un composto sconosciuto, questo può essere classificato con un'accuratezza fino al 94% e abbinato a campioni visti in precedenza con un'accuratezza dell'87%. Questo sarà ulteriormente perfezionato fino a quando non sarà incorporato nella missione 2023.

Victoria Da Poian continuò, "Ciò che otteniamo da queste missioni senza equipaggio sono dati, un sacco; e l'invio di dati su centinaia di milioni di chilometri può essere molto impegnativo in ambienti diversi ed estremamente costoso; in altre parole, la larghezza di banda è limitata. Dobbiamo dare la priorità al volume di dati che inviamo sulla Terra, ma dobbiamo anche assicurarci di non buttare fuori informazioni vitali. Questo ci ha portato a iniziare a sviluppare algoritmi intelligenti che possono per ora aiutare gli scienziati con la loro analisi del campione e il loro processo decisionale in merito alle operazioni successive, e come obiettivo a lungo termine, algoritmi che analizzeranno i dati stessi, regolerà e sintonizzerà gli strumenti per eseguire le operazioni successive senza il ground-in-the-loop, e trasmetterà a casa solo i dati più interessanti."

Il team ha utilizzato i dati grezzi dei test di laboratorio iniziali con uno strumento MOMA basato sulla Terra per addestrare i computer a riconoscere schemi familiari. Quando vengono ricevuti nuovi dati grezzi, il software dice agli scienziati quali campioni incontrati in precedenza corrispondono a questi nuovi dati.

Eric Lyness ha osservato, "La missione dovrà affrontare severi limiti di tempo. Quando saremo operativi su Marte, i campioni rimarranno nel rover al massimo per alcune settimane prima che il rover scarichi il campione e si sposti in un nuovo luogo per la perforazione. Così, se dobbiamo riesaminare un campione, dobbiamo farlo in fretta, a volte entro 24 ore. Nel futuro, mentre ci muoviamo per esplorare le lune di Giove come Europa, e di Saturno come Encelado e Titano, avremo bisogno di decisioni in tempo reale da prendere in loco. Con queste lune possono volerci dalle 5 alle 7 ore prima che un segnale dalla Terra raggiunga gli strumenti, quindi non sarà come controllare un drone, con una risposta immediata. Dobbiamo dare agli strumenti l'autonomia per prendere decisioni rapide per raggiungere i nostri obiettivi scientifici per nostro conto".

Lyness ha commentato, "Quando sono stati raccolti per la prima volta, i dati prodotti dallo strumento di ricerca della vita MOMA sono di difficile interpretazione. Non griderà "Ho trovato la vita qui, " ma ci daranno probabilità che dovranno essere analizzate. Questi risultati ci parleranno in gran parte della geochimica che gli strumenti trovano. Il nostro obiettivo è che il sistema dia indicazioni agli scienziati, ad esempio il nostro sistema potrebbe dire "Ho il 91% di confidenza che questo campione corrisponda a un campione del mondo reale e sono sicuro all'87% che sia fosfolipidi, simile a un campione testato il 24 luglio, 2018 ed ecco come apparivano quei dati." Avremo ancora bisogno di esseri umani per interpretare i risultati, ma il primo filtro sarà il sistema di intelligenza artificiale".

I ricercatori notano che i dati sono costosi da inviare indietro da Marte, e diventa più costoso man mano che i lander si allontanano dalla Terra. "I dati di un rover su Marte possono costare fino a 100, 000 volte i dati sul tuo cellulare, quindi dobbiamo rendere quei pezzi il più scientificamente preziosi possibile, ", ha detto Eric Lyness.

Commentando, Dr. Joel Davis (ricercatore post-dottorato in geologia planetaria presso il Museo di Storia Naturale, Londra) ha detto, "Una delle sfide principali per le missioni planetarie è riportare i dati sulla Terra:costa tempo e denaro. Su Marte, il tempo di percorrenza è di circa 20 minuti e questo aumenta man mano che ci si allontana nel sistema solare. Data la durata limitata delle missioni, gli scienziati devono essere molto selettivi riguardo ai dati che hanno scelto di riportare. Questi risultati sembrano certamente promettenti; avere una maggiore autonomia a bordo dei veicoli spaziali è un modo per garantire l'utilità dei dati restituiti".

Il dottor Davis non era coinvolto in questo lavoro.