12.12.2024. - Персональные ИИ-помощники могут помочь астронавтам

Персональные ИИ-помощники могут помочь астронавтам

Как искусственный интеллект (ИИ) может помочь астронавтам в длительных космических полетах? Именно на это направлено недавнее исследование, представленное на Международном астронавтическом конгрессе 2024 года в Милане, Италия.

Международная группа исследователей, возглавляемая Немецким аэрокосмическим центром, представила усовершенствования информационной системы, управляемой телеметрией для исследования Марса (METIS), и рассказала о том, как это может помочь будущим астронавтам на Марсе решить проблемы со связью между Землей и Марсом, которая может занимать до 24 минут в зависимости от орбит.

Это исследование, доступное на сервере препринтов arXiv, обладает потенциалом для разработки более эффективной технологии для долгосрочных космических полетов за пределы Земли, в частности на Луну и Марс.

В этой статье Universe Today обсуждает это невероятное исследование с Оливером Беншем, аспирантом Немецкого аэрокосмического центра, о мотивации исследования, наиболее значимых результатах и последующих исследованиях, важности использования специальных инструментов для улучшения METIS и важности использования технологий на основе искусственного интеллекта. о будущих миссиях с экипажем. Итак, какова была мотивация этого исследования, посвященного помощникам с искусственным интеллектом для будущих космических полетов?

"Нынешние астронавты в значительной степени полагаются на наземную поддержку, особенно в непредвиденных ситуациях", - говорит Бенш. "Наш проект направлен на изучение новых способов поддержки астронавтов, что сделает их более автономными во время миссий. Наша цель состояла в том, чтобы сделать большой объем мультимодальных данных, таких как документы или данные датчиков, легко и, самое главное, надежно доступными для астронавтов на естественном языке. Это особенно актуально, когда мы думаем о будущих длительных космических полетах, например, на Марс, где наблюдается значительная задержка связи".

Для проведения исследования исследователи усовершенствовали существующие алгоритмы METIS со времен существующих моделей Generative Pretrained Transformer (GPT), которые известны тем, что приводят к ошибкам в зависимости от конкретных условий, в которых они используются. Чтобы бороться с этим, исследователи внедрили GPTS, генерацию с дополненным поиском (RAG), графики знаний (KGs) и дополненную реальность (AR) с целью обеспечения большей автономии для будущих астронавтов без необходимости постоянной связи с наземными станциями на Земле.

Целью исследования была разработка системы, которая может повысить автономность, безопасность и эффективность астронавтов при выполнении задач длительных космических полетов на Луну или Марс. Как уже отмечалось, задержки связи между Землей и Марсом могут достигать 24 минут, поэтому возможность астронавтов принимать решения на месте может означать разницу между жизнью и смертью. Итак, каковы были наиболее значимые результаты этого исследования?

"В нашем проекте мы стремимся интегрировать документы, такие как процедуры, с данными датчиков в реальном времени и другой дополнительной информацией в наш график знаний", - говорит Бенш. "Сохраненная и обновляемая в режиме реального времени информация затем отображается интуитивно понятным образом с использованием сигналов дополненной реальности и голосового взаимодействия на естественном языке, что повышает автономность астронавтов.

"Надежные ответы обеспечиваются обратными ссылками на таблицу знаний, что позволяет астронавтам проверять информацию, что невозможно, если просто полагаться на помощников, основанных на больших языковых моделях, поскольку они склонны генерировать неточную или сфабрикованную информацию".

Что касается последующих исследований, Бенш говорит, что в настоящее время команда сотрудничает с инициативой MIT Media Lab по исследованию космоса и надеется поработать с астронавтами в Европейском центре астронавтов Европейского космического агентства где-то в 2025 году.

Как уже отмечалось, исследователи интегрировали генеративные предварительно обученные трансформаторные модели (GPT), генерацию с дополненным поиском (RAG), графы знаний (KGs) и дополненную реальность (AR) с целью обеспечения большей автономии для астронавтов в будущих долгосрочных космических полетах. GPTS разработаны для того, чтобы служить основой для создания искусственного интеллекта, и впервые были использованы OpenAI в 2018 году.

RAGs помогают улучшить генеративный искусственный интеллект, позволяя алгоритму вводить внешние данные и документацию от пользователя, и состоят из четырех этапов: индексации, поиска, дополнения и генерации. Базы знаний KGs отвечают за расширение объема данных за счет хранения связанных наборов данных, и этот термин был впервые использован австрийским лингвистом Эдгаром В. Шнайдером в 1972 году.

AR - это интерфейс отображения, который сочетает в себе элементы виртуального и реального мира с целью погружения пользователя в виртуальную среду, сохраняя при этом атмосферу реального мира. Итак, в чем смысл объединения RAGs, KGs и AR для создания этой новой системы?

"Традиционные системы RAG, как правило, получают и генерируют ответы на основе одного соответствующего документа", - говорит Бенш. "Однако задачи космических исследований часто связаны с обработкой распределенных и мультимодальных данных, начиная от инструкций по процедурам и данных датчиков и заканчивая изображениями и телеметрией в реальном времени, такими как температура или давление.

"Интегрируя KGs, мы решаем эти проблемы, организуя данные во взаимосвязанную, обновляемую структуру, которая может содержать оперативные данные и предоставлять ответы, соответствующие контексту. KGs выступает в качестве основы, связывающей разрозненные источники информации и позволяющей астронавтам получать доступ к целостной и точной информации по нескольким документам или типам данных".

Бенш продолжает: "AR расширяет возможности этой системы, предлагая интуитивно понятные интерфейсы громкой связи. Благодаря наложению процедур, показаний датчиков или предупреждений непосредственно в поле зрения астронавта, AR сводит к минимуму когнитивную нагрузку и уменьшает необходимость переключать внимание между устройствами. Кроме того, возможности голосового управления позволяют астронавтам запрашивать информацию у системы и взаимодействовать с ней естественным образом, что еще больше упрощает выполнение задач.

- Хотя каждая технология по отдельности приносит определенные преимущества, их совместное использование значительно повышает ценность для астронавтов, особенно во время длительных космических полетов, когда астронавтам необходимо действовать более автономно".

Хотя в этом исследовании рассматривается, как искусственный интеллект может помочь астронавтам в будущих космических полетах, искусственный интеллект уже используется в текущих космических полетах, в частности на Международной космической станции (МКС), и включает в себя генеративный искусственный интеллект, роботов с искусственным интеллектом, машинное обучение и встроенные процессоры.

Что касается роботов с искусственным интеллектом, то на МКС используются три 12,5-дюймовых робота в форме куба по имени Honey, Queen и Bumble в рамках программы НАСА Astrobee, предназначенной для оказания помощи астронавтам МКС в выполнении их повседневных задач. Все три робота были запущены на МКС в рамках двух миссий в 2019 году, при этом Honey ненадолго вернулась на Землю для технического обслуживания вскоре после прибытия на орбитальную станцию и не возвращалась до 2023 года.

Три робота, каждый из которых оснащен электрическим вентилятором, выполняют такие задачи, как перемещение грузов, документирование экспериментов и управление запасами, а также имеют опорную руку для удержания поручней в целях энергосбережения. Долгосрочная цель программы - помочь усовершенствовать эту технологию для использования в миссиях с экипажем на Луну и в лунных вратах. Но насколько важно внедрять искусственный интеллект в будущие миссии с экипажем, особенно на Марс?

"В настоящее время астронавты получают поддержку команды во время тренировок и выполнения своих миссий", - говорит Бенш. "Полеты на Марс сопряжены со значительными задержками, что затрудняет наземную поддержку в критических по времени ситуациях. Ассистенты с искусственным интеллектом, которые обеспечивают быстрый и надежный доступ к процедурам и оперативным данным с помощью голоса и дополненной реальности, необходимы для преодоления этих проблем".

Источник