Возможно, космос и не является такой неизведанной территорией, как раньше, но по-прежнему очень многое остается неизвестным, а вселенная расширяется с каждой секундой. Неизученная часть Вселенной по-прежнему непостижимо огромна, и даже уже открытое предстоит еще изучить и понять. С первых дней освоения космического пространства наша способность обнаруживать то, что существует за пределами Земли, зависит от технологических достижений. Новые инструменты и технологические инновации способствуют изобретательности и помогают двигаться дальше, преодолевая новые рубежи.
Изучение и понимание космоса
Недавний пример технической изобретательности, позволившей сделать шаг вперед в исследовании космического пространства, — это создание ровера Perseverance. Он приземлился на красную планету 18 февраля после семимесячного путешествия от Земли. Основная задача состоит в поиске признаков древней микробной жизни и получении образцов камней и почвы, которые будут возвращены на Землю для анализа. Он также оборудован 23 камерами. Среди них имеются технические камеры, помогающие операторам управлять ровером, научные камеры, помогающие искать признаки прошлой жизни, а также камеры, которые записывали спуск и посадку. Система хранения и передачи изображений основана на вычислительном модуле COMEX-IE38 на базе энергоэффективного процессора Intel® Atom™. Возможно, мы еще не можем отправить на Марс людей, но миссии, подобные миссии Perseverance, имеют важное значение для углубления наших знаний о планете.
Новейшие технологии используются не только для лучшего понимания уже обнаруженных элементов космического пространства. Они также применяются при подготовке сценариев, которые еще не являются реальностью, в том числе инициатив, разработанных Frontier Development Lab (FDL). FDL сотрудничает с NASA и Европейским космического агентства (ESA), а также с Intel и Google Cloud как технологическими партнерами, над реализацией таких проектов, как Moon for Good.
Инициатива Moon for Good предполагает создание в будущем постоянную базу на Луне с поселенцами, необходимыми для добычи полезных ископаемых. Используя вычислительные экземпляры общего назначения на базе процессоров Intel® Xeon™ с ускорением искусственного интеллекта (ИИ), исследователи предварительно обработали около 35 терабайт данных о поверхности Луны. Эти данные поддерживают создание карты Луны в Google Cloud, на которой также представлены такие характеристики, как температура и высота. Предполагается, что эта карта поможет будущим лунным поселенцам в поиске полезных ископаемых.
Корпорация Intel также является партнером инициативы FDL Super Resolution. Здесь поставлена задача составить наиболее полную картину моделей солнечной погоды путем повышения эффективности обработки исторических данных. Иногда исторические данные плохо поддаются расшифровке, так как более старые изображения, ка правило, низкого разрешения и содержат мало деталей. Опираясь на технологии, в том числе масштабируемых процессоров Intel® Xeon™, улучшенных для использования ИИ, и библиотеку Intel® Deep Neural Network Library, ученые смогли повысить разрешение низкокачественных изображений. В результате была получена более подробная картина погоды на Солнце.
Помощь ИИ в космосе
В фильме представлена долгая история создания ИИ как части повседневной космической жизни: интеллектуальных машин, сопровождающих человека в путешествии через вселенную. Обычно они помогают исследователям космоса, но иногда могут и представлять угрозу человеку, как это показано «Космической одиссее 2001 года» Стэнли Кубрика*. Сегодня помощь ИИ в космосе реализуется и без взаимодействия человека с компьютером.
В 2018 году в Немецком аэрокосмическом центре был представлен свободно летающий робот CIMON (CREW Interactive MObile companioN). Помощник на базе ИИ предназначен для оказания помощи астронавтам Международной космической станции (МКС) в повседневной жизни и является первым автономным роботом в космосе. После обновления в 2019 году робот нового поколения стал слышать, видеть, понимать и говорить. CIMON также может показывать и объяснять информацию. Предоставляя доступ с голосовым управлением к мультимедийным материалам и документам, CIMON помогает в решении административных задач на МКС, в том числе таких, как запись экспериментов и инвентаризация.
ИИ также способен сделать исследования космоса безопаснее. В системе SoundSee , разработанной компанией Bosch и аэрокосмической компанией Astrobotic Technology, планирует использовать ИИ для выявления возможных проблем на борту МКС. В настоящее время система проходит испытания на месте, будучи прикрепленной к небольшому кубической формы роботу Astrobee разработки NASA, который постоянно плавает внутри станции.
Летая по МКС, система ведет запись рабочих шумов, издаваемых оборудованием. Затем аудиофайлы передаются исследователям Bosch и помогают выявлять существующие или возможные неисправности в работе оборудования. Если испытания пройдут успешно, планируется встроить ИИ в процесс SoundSee для диагностики и устранения проблем до возникновения неисправностей оборудования.
Открытие космоса и понимания Земли
В 2020 году благодаря данным, собранным космическим телескопом «Кеплер», было подтверждено существование 50 новых экзопланет. Подтверждение стало возможным после того, как исследователи Университета Уорвика в Великобритании разработали алгоритм машинного обучения, который позволяет выделять определенные планеты на фоне ложных положительных результатов. Это тот случай, когда машинное обучение впервые было использовано целенаправленно.
Технология не просто расширяет наши знания о Вселенной, она также помогает нам видеть и нашу собственную планету иначе. В сентябре 2020 года в рамках текущей программы был запущен микроспутник PhiSat-1 размером с толстую книгу. Миссия Federal Satellite Systems включает измерение геологических параметров Земли, в том числе площади и толщины полярного ледового покрова, влажности почв и городских тепловых островов. В результате совместных усилий во главе с ESA спутник PhiSat-1 обзавелся гиперспектральной тепловой камерой, которая позволяет получать и хранить большое количество изображений Земли. Однако при том, что в любой момент времени около двух третей поверхности планеты покрыты облаками, обзор поверхности из космоса часто невозможен.
Благодаря ИИ спутник PhiSat-1 может отличать полезные изображения от изображений, непригодных из-за облачности, а также удалять облака перед передачей снимков на Землю. Это не только экономит ценную пропускную способность, но и деньги и время ученых, анализирующих изображения. Проект реализуется совместно с Ubotica, стартапом по разработке алгоритмов ИИ, компанией Cosine, изготовителем камеры, и корпорацией Intel. В PhiSat-1 используется графический процессор Intel® Movidius™ Myriad™ 2 и это спутник является первым устройством, использующим ИИ для наблюдения за поверхностью Земли.
Прошло почти 65 лет со времени запуска первого искусственного спутника Земли (СССР, 1957 г.), когда и началась эра изучения космоса. Да, возможно, мы делаем первые шаги в этом долгом пути. Но это путешествие стало возможным благодаря современной новейшей технологии и технике, которая не только не создана, а даже еще не придумана.
* Другие наименования и товарные знаки являются собственностью своих законных владельцев