Штучний інтелект допомагає вченим визначати мінерали в породах, які вивчає марсохід Perseverance.
Деякі вчені мріють про дослідження планет за допомогою «розумних» космічних апаратів, які точно знають, які дані шукати, де їх шукати і як їх аналізувати. Хоча для втілення цієї мрії в реальність потрібен час, досягнення марсохода Perseverance, створеного NASA, є багатообіцяючими кроками в цьому напрямку.
Майже три роки марсохід тестує штучний інтелект, який шукає мінерали в породах Червоної планети. Це перший випадок використання штучного інтелекту на Марсі для прийняття автономних рішень на основі аналізу складу гірських порід у режимі реального часу.
Програмне забезпечення підтримує PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry), спектрометр, розроблений Лабораторією реактивного руху NASA. Складаючи карту хімічного складу мінералів на поверхні породи, PIXL дає змогу вченим визначити, чи формувалася порода в умовах, що могли сприяти розвитку мікробного життя в давньому минулому Марса.
Програмне забезпечення, зване «адаптивним відбором проб», автономно позиціонує прилад поблизу скелі, а потім переглядає скани PIXL, щоб знайти мінерали, які варто вивчити глибше. Усе це відбувається в режимі реального часу, без спілкування ровера з диспетчерами на Землі.
«Ми використовуємо штучний інтелект PIXL, щоб зосередитися на ключових наукових дослідженнях», — каже головна дослідниця приладу Ебігейл Оллвуд з JPL. «Без нього ви б побачили в даних натяк на щось цікаве, а потім довелося б заново сканувати скелю, щоб вивчити її детальніше. Це дозволяє PIXL робити висновки без вивчення даних людиною».
Дані з приладів Perseverance, включно з PIXL, допомагають вченим визначити, коли потрібно вибурити керн породи і запечатати його в титанову металеву трубку, щоб його, а також інші високопріоритетні зразки, можна було доставити на Землю для подальшого вивчення в рамках кампанії NASA з повернення зразків з Марса.
Адаптивний відбір зразків — не єдине застосування штучного інтелекту на Марсі. Приблизно за 3 700 кілометрів від Perseverance перебуває апарат NASA Curiosity, який уперше застосував штучний інтелект, що дає змогу марсоходу автономно опромінювати каміння лазером, ґрунтуючись на його формі та кольорі. Вивчення газу, що згорає після кожного лазерного удару, дає змогу визначити хімічний склад каменю. Perseverance має ту саму здатність, а також більш просунуту форму штучного інтелекту, яка дає йому змогу орієнтуватися без особливих вказівок із Землі. Обидва ровери, як і раніше, покладаються на десятки інженерів і вчених, які планують щодня набір із сотень окремих команд, але ці цифрові розумні технології допомагають обом місіям робити більше за менший час.
«Ідея адаптивної вибірки PIXL полягає в тому, щоб допомогти вченим знайти голку в копиці сіна, звільнивши час і енергію, щоб вони могли зосередитися на інших речах», — каже Пітер Лоусон, який керував впровадженням адаптивної вибірки до виходу на пенсію з JPL. «У кінцевому підсумку це допомагає нам швидше збирати кращі наукові дані».
Використання штучного інтелекту для позиціонування PIXL
ШІ допомагає PIXL двома способами. По-перше, він правильно позиціонує прилад, щойно той опиняється поблизу скельної мішені. Розташований на кінці роботизованої руки Perseverance, спектрометр сидить на шести крихітних роботизованих ніжках, званих гексаподом. Камера PIXL неодноразово перевіряє відстань між приладом і скельною метою, щоб допомогти з позиціонуванням.
Температурні коливання на Марсі досить великі, щоб рука Perseverance розширювалася або стискалася на мікроскопічну величину, що може збити приціл PIXL. Гексапод автоматично налаштовує прилад так, щоб він перебував винятково близько, не стикаючись із каменем.
«Щоб домогтися потрібної точності, нам доводиться вносити корективи в масштабі мікрометрів», — каже Оллвуд. «Прилад наближається до скелі настільки близько, що в інженера волосся стає дибки».
Створення карти корисних копалин
Після того як PIXL встановлено на місце, шанс проявити себе отримує інша система штучного інтелекту. PIXL сканує ділянку гірської породи розміром з поштову марку, тисячократно обстрілюючи її рентгенівським променем, щоб створити сітку мікроскопічних точок. Кожна точка містить інформацію про хімічний склад мінералів.
Мінерали мають вирішальне значення для відповідей на ключові питання про Марс. Залежно від породи вчені можуть шукати карбонати, які приховують підказки про те, як вода могла сформувати породу, або фосфати, які могли служити живильним середовищем для мікробів, якщо такі існували в марсіанському минулому.
Вчені не можуть заздалегідь знати, який із сотень рентгенівських знімків виявить той чи інший мінерал, але коли прилад знаходить певні мінерали, він може автоматично зупинитися, щоб зібрати більше даних — ця дія називається «тривала зупинка». У міру вдосконалення системи завдяки машинному навчанню список мінералів, на яких PIXL може зосередитися під час тривалої зупинки, постійно зростає.
«PIXL — це своєрідний швейцарський армійський ніж, який можна налаштовувати залежно від того, що вчені шукають на даний момент», — каже Девід Томпсон з JPL, який допомагав розробляти програмне забезпечення. «Марс — чудове місце для тестування ШІ, оскільки ми регулярно спілкуємося щодня, що дає нам можливість вносити корективи під час роботи».
Коли майбутні місії вирушать глибше в Сонячну систему, вони перебуватимуть без зв'язку довше, ніж місії, які зараз перебувають на Марсі. Саме тому існує великий інтерес до розробки більш автономних місій, які переміщатимуться і займатимуться наукою на благо людства.
