ماهواره خودکار ناسا بدون هیچ کمکی از زمین کج می‌شود، فکر می‌کند و هدف‌گیری می‌کند

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشگاه، برای اولین بار، یک ماهواره از هوش مصنوعی برای تشخیص، تفکر و عمل در کمتر از ۹۰ ثانیه، بدون کمک انسان، استفاده کرد.

این موفقیت در جریان آزمایش اخیر ناسا از فناوری جدیدی به نام هدف‌گیری پویا (Dynamic Targeting) حاصل شد که فضاپیما‌های در حال چرخش را به این توانایی مجهز می‌کند که به طور خودکار محیط اطراف خود را تجزیه و تحلیل کنند و در حین پرواز تصمیم بگیرند که از کجا داده‌های علمی را جمع‌آوری کنند.

این سیستم به ماهواره‌ها اجازه می‌دهد تا در امتداد مسیر مداری خود به جلو نگاه کنند، آنچه را که ارزش مشاهده دارد، مانند آسمان صاف یا یک فاجعه طبیعی، تشخیص دهند و ابزار‌های خود را بر اساس آن تنظیم کنند.

آسمان‌های هوشمندتر، علم تیزبین‌تر

هدف‌گیری پویا که بیش از یک دهه در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا توسعه یافته است، نحوه تفسیر تصاویر توسط انسان را تقلید می‌کند.

هوش مصنوعی به جای اینکه صرفاً هر آنچه در زیر آن قرار دارد را ثبت کند، داده‌های بصری را در زمان واقعی پردازش می‌کند، ویژگی‌های معناداری مانند ابر‌ها یا آتش‌ها را شناسایی می‌کند و سپس تصمیم می‌گیرد که آیا عکس بگیرد یا خیر. آزمایش اخیر کل این توالی را در کمتر از یک دقیقه و نیم انجام داد.

این توانایی فکر کردن به آینده، به ویژه برای ماهواره‌های رصد زمین که اغلب با یک مانع سرسخت دست و پنجه نرم می‌کنند، ارزشمند است: ابرها.

حسگر‌های نوری نمی‌توانند از میان آنها عبور کنند، با این حال ماهواره‌ها به طور سنتی هر آنچه را که در زیر آنها باشد، چه ابری باشد چه نباشد، تصویربرداری می‌کنند و زمان، فضای ذخیره‌سازی و پهنای باند را برای داده‌هایی که دانشمندان نمی‌توانند از آنها استفاده کنند، هدر می‌دهند.

با استفاده از هدف‌گیری پویا، این فضاپیما تصاویر پیش رو را تجزیه و تحلیل می‌کند تا پوشش ابر را تا ۳۰۰ مایل جلوتر تشخیص دهد. اگر آسمان صاف باشد، سطح را ثبت می‌کند. اگر ابر‌ها سر راه باشند، از ثبت تصویر صرف نظر کرده و منابع خود را برای فرصت بهتر ذخیره می‌کند.

استیو چین، عضو فنی هوش مصنوعی در JPL و سرپرست این پروژه، گفت: «به جای اینکه فقط داده‌ها را ببینیم، به این فکر می‌کنیم که داده‌ها چه چیزی را نشان می‌دهند و چگونه می‌توان به آنها پاسخ داد.»

«وقتی انسانی تصویری از درختان در حال سوختن را می‌بیند، متوجه می‌شود که این ممکن است نشان‌دهنده‌ی آتش‌سوزی جنگل باشد، نه فقط مجموعه‌ای از پیکسل‌های قرمز و نارنجی. ما در تلاشیم تا فضاپیما این قابلیت را داشته باشد که بگوید «این یک آتش‌سوزی است» و سپس حسگر‌های خود را روی آتش متمرکز کند.»

سرعت، دقت و زمان

این فناوری روی ماهواره‌ی CogniSAT-۶، یک ماهواره‌ی مکعبی به اندازه‌ی یک کیف دستی که در مارس ۲۰۲۴ به فضا پرتاب شد و توسط شرکت Open Cosmos مستقر در بریتانیا ساخته شده بود، آزمایش شد. برای شبیه‌سازی یک تصویربردار رو به جلو، این ماهواره به صورت فیزیکی ۴۰ تا ۵۰ درجه کج شد تا در امتداد مدار خود، به جلو نگاه کند.

پس از جمع‌آوری تصویر پیش‌نمایش، الگوریتم‌های داخلی آن را پردازش می‌کنند تا مناطق بدون ابر را پیدا کنند.

سپس فضاپیما به حالت مستقیم رو به پایین برگشت و تنها نما‌های واضح و قابل استفاده را ثبت کرد؛ و همه این کار‌ها را با سرعت تقریباً ۱۷۰۰۰ مایل در ساعت انجام داد.

اکنون که این سیستم با موفقیت از ابر‌ها اجتناب کرده است، آزمایش‌های بعدی ناسا روند کار را برعکس کرده و به جای آن ابر‌ها را هدف قرار خواهد داد.

هدف‌گیری پویا برای جستجوی پدیده‌های آب و هوایی سریع و کوتاه‌مدت مانند طوفان‌های یخی همرفتی عمیق استفاده خواهد شد که مشاهده آنها با استفاده از برنامه‌ریزی سنتی ماهواره بسیار دشوار است.

الگوریتم‌های تخصصی، ساختار‌های طوفان‌های آشکار را شناسایی می‌کنند و سپس یک رادار قدرتمند، طوفان را در حالی که ماهواره با سرعت از بالای سر عبور می‌کند، رصد کرده و برای چند دقیقه داده‌های با وضوح بالا جمع‌آوری می‌کند.

آزمایش‌های دیگر شامل جستجوی ناهنجاری‌های حرارتی، از جمله آتش‌سوزی‌های جنگلی و فوران‌های آتشفشانی خواهد بود.

این رویداد‌ها اغلب به سرعت تکامل می‌یابند و دریچه‌ی باریکی برای مشاهده‌ی آنها باقی می‌گذارند. تصمیم‌گیری سریع Dynamic Targeting، تشخیص این تغییرات را در زمان واقعی و اقدام قبل از از دست رفتن فرصت، ایده‌آل می‌کند.

هر کاربرد جدید شامل آموزش الگوریتم‌های منحصر‌به‌فرد برای شناسایی الگو‌های بصری یا حرارتی خاص است، مجموعه‌ای رو به رشد از هوش داخلی که فضاپیما را پاسخگوتر و سازگارتر با ماموریت می‌کند.

چشم‌انداز بلندمدت، فراتر از زمین را در بر می‌گیرد.

ناسا در حال بررسی این است که چگونه هدف‌گیری پویا می‌تواند به ماموریت‌های علوم سیاره‌ای، مانند مشاهده آبفشان‌ها روی قمر‌های یخی، تشخیص توده‌های گاز روی دنباله‌دار‌ها یا تمرکز بر تغییر طوفان‌های گرد و غبار در مریخ، کمک کند.

در واقع، مفهوم اولیه تا حدودی از تحقیقات انجام شده با استفاده از مدارگرد رزتا ESA الهام گرفته شده است، جایی که روش‌های مشابه هوش مصنوعی به شناسایی و تصویربرداری از فوران‌های دنباله‌دار ۶۷P کمک کردند.

حتی طرحی در دست اجرا است تا این مفهوم را در سراسر منظومه‌های ماهواره‌ای گسترش دهد. در پروژه‌ای به نام اندازه‌گیری مستقل فدرال، یک ماهواره پیشرو می‌تواند یک رویداد را تشخیص داده و فوراً آن داده‌ها را به ماهواره‌های دنباله‌رو منتقل کند.

سپس فضاپیمای بعدی تغییر مسیر داده و بر روی این پدیده تمرکز خواهد کرد و یک سیستم پاسخ هماهنگ و پویا در مدار ایجاد خواهد کرد.