|
ИИ меняет науку о марсоходах НАСА
|
|
|
|
Некоторые ученые мечтают исследовать планеты с помощью "умных" космических аппаратов, которые точно знают, какие данные искать, где их найти и как их анализировать. Хотя для воплощения этой мечты в реальность потребуется время, успехи, достигнутые с помощью марсохода НАСА "Персеверанс", являются многообещающими шагами в этом направлении.
|
|
|
|
В течение почти трех лет марсоход тестировал систему искусственного интеллекта, которая занимается поиском минералов в горных породах Красной планеты. Это первый случай, когда ИИ был использован на Марсе для принятия автономных решений на основе анализа состава горных пород в режиме реального времени.
|
|
|
|
Программное обеспечение поддерживает PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) - спектрометр, разработанный Лабораторией реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. Составляя карту химического состава минералов на поверхности породы, PIXL позволяет ученым определить, формировалась ли порода в условиях, которые могли способствовать развитию микробной жизни на Марсе в далеком прошлом.
|
|
|
|
Программное обеспечение, называемое "адаптивный отбор проб", автономно позиционирует прибор вблизи объекта исследования, а затем просматривает снимки объекта, сделанные PIXL, чтобы найти минералы, которые стоит изучить более тщательно. Все это делается в режиме реального времени, без необходимости общения марсохода с диспетчерами миссии на Земле.
|
|
|
"Мы используем ИИ PIXL, чтобы ориентироваться в ключевых научных данных", - сказала главный исследователь прибора Эбигейл Оллвуд из JPL. "Без него вы бы увидели в данных намек на что-то интересное, и тогда вам пришлось бы повторно сканировать породу, чтобы изучить ее подробнее. Это позволяет PIXL делать выводы без участия людей, изучающих данные".
|
|
|
|
Данные с приборов Perseverance, включая PIXL, помогают ученым определить, когда следует пробурить керн из породы и запечатать его в металлическую титановую трубку, чтобы его вместе с другими высокоприоритетными образцами можно было доставить на Землю для дальнейшего изучения в рамках кампании НАСА по возвращению образцов с Марса.
|
|
|
|
Адаптивная выборка - не единственное применение искусственного интеллекта на Марсе. Примерно в 2300 милях (3700 километрах) от Персеверанса находится аппарат НАСА Curiosity, который впервые применил искусственный интеллект, позволяющий марсоходу автономно воздействовать на камни лазером, основываясь на их форме и цвете.
|
|
|
|
Изучение газа, который выделяется после каждого лазерного удара, позволяет определить химический состав породы. Perseverance обладает той же способностью, а также более совершенной формой искусственного интеллекта, которая позволяет ему ориентироваться без определенного направления с Земли. Оба марсохода по-прежнему полагаются на десятки инженеров и ученых, которые ежедневно планируют набор из сотен отдельных команд, но эти цифровые решения помогают обеим миссиям выполнять больше задач за меньшее время.
|
|
|
|
"Идея адаптивной выборки PIXL заключается в том, чтобы помочь ученым найти иголку в стоге сена, высвободив время и энергию для того, чтобы они могли сосредоточиться на других вещах", - сказал Питер Лоусон, который руководил внедрением адаптивной выборки до ухода из JPL. "В конечном счете, это помогает нам быстрее собирать лучшие научные данные".
|
|
Использование искусственного интеллекта для позиционирования PIXL
|
|
|
|
Искусственный интеллект помогает PIXL в двух аспектах. Во-первых, он правильно позиционирует прибор, когда тот оказывается вблизи цели в скале. Спектрометр, расположенный на конце роботизированной руки Perseverance, установлен на шести крошечных роботизированных ножках, называемых гексаподами. Камера PIXL многократно проверяет расстояние между прибором и скальной мишенью, чтобы помочь в определении местоположения.
|
|
|
|
Перепады температур на Марсе настолько велики, что манипулятор Perseverance может расширяться или сжиматься на микроскопическую величину, что может сбить PIXL с толку. Hexapod автоматически настраивает прибор таким образом, чтобы он находился исключительно близко, не соприкасаясь со скалой.
|
|
|
|
"Мы должны внести коррективы в масштабе микрометров, чтобы получить необходимую точность", - сказал Оллвуд. "Это достаточно близко к скале, чтобы у инженера волосы встали дыбом".
|
|
|
|
Составление карты полезных ископаемых
|
|
|
|
Как только PIXL оказывается на месте, другая система искусственного интеллекта получает шанс проявить себя. PIXL сканирует область камня размером с почтовую марку, тысячи раз пропуская рентгеновский луч, чтобы создать сетку из микроскопических точек. Каждая точка содержит информацию о химическом составе присутствующих минералов.
|
|
|
|
Минералы имеют решающее значение для ответа на ключевые вопросы о Марсе. В зависимости от породы ученые могут охотиться за карбонатами, которые скрывают подсказки о том, как вода могла образовать породу, или они могут искать фосфаты, которые могли бы обеспечивать питательными веществами микробы, если таковые существовали в прошлом на Марсе.
|
|
|
|
Ученые не могут заранее знать, какой из сотен рентгеновских снимков выявит тот или иной минерал, но когда прибор обнаруживает определенные минералы, он может автоматически остановиться для сбора дополнительных данных - действие, называемое "длительной задержкой". По мере совершенствования системы с помощью машинного обучения список полезных ископаемых, на которых PIXL может сосредоточиться надолго, растет.
|
|
|
|
"PIXL - это своего рода швейцарский армейский нож, поскольку его можно настраивать в зависимости от того, что ищут ученые в данный момент времени", - сказал Дэвид Томпсон из JPL, который помогал разрабатывать программное обеспечение. "Марс - отличное место для тестирования искусственного интеллекта, поскольку у нас есть постоянная связь каждый день, что дает нам возможность вносить коррективы по ходу работы".
|
|
|
|
Когда будущие миссии отправятся вглубь Солнечной системы, они будут находиться без связи дольше, чем миссии на Марсе в настоящее время. Вот почему существует большой интерес к расширению автономии миссий, поскольку они путешествуют и занимаются наукой на благо человечества.
|
|
|
|
Источник
|
