Даже до повсеместного распространения компьютерных технологий научная фантастика предлагала вниманию читателей широкое разнообразие вариантов применения искусственного интеллекта и роботов в контексте освоения космоса. Сверхразумный компьютер HAL 9000 в Космической одиссее 2001 года, C3PO и R2D2 в Звёздных войнах, трикодеры, борги, голограммы и умные компьютеры в Звёздном пути: все эти произведения наглядно демонстрируют, что космос и ИИ – две половинки одного целого. С начала освоения внеземного пространства людьми этот фантастический союз наконец становится реальностью: в нашей статье мы расскажем Вам о более конкретных примерах применения искусственного интеллекта в космической индустрии.
Применение искусственного интеллекта в производстве спутников и космических летательных аппаратов
Спутники и космические корабли невероятно сложны в производстве. Процесс их изготовления подразумевает множество повторяющихся операций, требующих высокой точности. Кроме того, большинство из них должны выполняться в изолированных помещениях во избежание потенциального загрязнения элементов будущего аппарата микроскопическими формами жизни. Согласно NASA, многие из них успешно выживают в «чистых комнатах», питаясь чистящими средствами, и даже в космосе. Биологическое загрязнение Луны, Марса и других космических тел может исказить данные исследований об инопланетной жизни.
По этой причине с недавних пор при сборке космических аппаратов стали использовать системы, действующие на базе алгоритмов искусственного интеллекта, чтобы свести до минимума контакты с людьми. Помимо устранения вероятности биологического загрязнения, использование искусственного интеллекта позволяет значительно ускорить производственные процессы. Кроме того, системы ИИ проводят регулярное оценивание эффективности операций, результаты которого помогают их оптимизировать. Не менее важную роль в улучшении продуктивности производств играет устранение человеческого фактора. Используемые на сборочных конвейерах коллаборативные роботы или «коботы» перенимают на себя наиболее трудоёмкие и подверженные ошибкам операции.
Космическая съёмка, улучшенная при помощи ИИ
Каждую минуту спутники и космические телескопы генерируют миллионы снимков поверхности Земли и других космических объектов. Эти аппараты обрабатывают сотни терабайтов данных ежедневно, чтобы поставлять на Землю информацию о погодных условиях, формировать актуальные онлайн-карты и т. д. Одна лишь спутниковая съёмка нашей планеты предполагает безграничное количество возможностей применения искусственного интеллекта. Без алгоритмов ИИ людям приходилось самостоятельно обрабатывать данные, из-за чего страдала актуальность информации. Кроме того, для получения данных в пределах стационарного учреждения необходимо поддерживать непрерывный контакт со спутником, что практически неосуществимо из-за постоянного движения аппарата по орбите.
Использование искусственного интеллекта непосредственно на борту спутника избавляет специалистов от потребности в дополнительной коммуникации между наземными и космическими станциями. Мощь алгоритмов машинного обучения состоит в способности изучать миллионы изображений в считанные мгновения, налету регистрируя любые изменения, например, в движении атмосферных фронтов. К тому же, в отличие от людей, искусственный интеллект не нуждается в отдыхе, а также не склонен к ошибкам, связанных с утерей концентрации и внимательности. Это особенно важно при отслеживании природных катастроф. Путём автоматизации процессов при помощи ИИ спутник самостоятельно начнёт съёмку, если сенсоры зарегистрируют соответствующие сигналы, например, критические перепады давления или температуры воздушных потоков. Кроме того, такие спутники могут быть частью систем оповещения о катаклизмах: благодаря алгоритмам ИИ они могут рассчитать вероятность какого-либо явления, а также путь его развития и последствия.
Не менее важную роль системы искусственного интеллекта играют в работе зондов, исследующих дальний космос. Специализированные алгоритмы обрабатывают огромные массивы данных, изучая характеристики инопланетных миров. ИИ сравнивает их с запрограммированными показателями потенциально пригодного для жизни космического объекта, чтобы определить вероятность обитаемости очередной экзопланеты.
Контроль состояния систем
Как и любое сложное оборудование, спутники и космические летательные аппараты нуждаются в щепетильном контроле. Список потенциальных проблем охватывает собой мириады вариантов – как самых предсказуемых, так и наиболее невероятных: от пустяковых неисправностей до столкновения с другими объектами на орбите. Для контроля состояния искусственных спутников специалисты используют системы ИИ, которые безостановочно отслеживают показатели всевозможных сенсоров. Такие системы могут не только оповещать людей о каких-либо проблемах, но и самостоятельно их решать. К примеру, компания SpaceX оборудовала свои спутники системами сенсоров и механизмов, которые могут отслеживать положение аппарата и корректировать его во избежание столкновения с другими объектами.
Искусственный интеллект также используют для навигации космических летательных аппаратов, зондов и даже марсоходов. По словам экспертов, технология управления этими аппаратов очень похожа на системы, обеспечивающие передвижения наземных транспортных средств в беспилотном режиме. За пределами нашей планеты искусственный интеллект также опирается на комбинированные данные системы датчиков и карт для отслеживания различных параметров. Как и в случае с наземными транспортными средствами, использование ИИ для навигации в космосе имеет ряд недостатков: наиболее остро стоит проблема вероятности взлома систем и использования аппаратов в злоумышленных целях.
Помимо управления спутниками и космическими аппаратами, алгоритмы искусственного интеллекта также необходимы для поддержания стабильной связи. В условиях космоса на качество соединения может влиять близость других аппаратов, солнечный ветер и даже разного рода возмущения в атмосфере Земли. Современные коммуникационные системы используют алгоритмы ИИ для определения наиболее оптимального пути сообщения, а также для эффективного распределения ресурсов аппарата при осуществлении соединения.
В последние десятилетия мы наблюдаем заметный прогресс в освоении и коммерциализации космоса. Именно применение искусственного интеллекта стало катализатором для запуска наиболее амбициозных проектов, направленных не только на изучение секретов космоса, но и на их демонстрацию жителям планеты, например, в рамках космического туризма.