Nieziemskie komputery

Dzisiaj loty kosmiczne wspiera sztuczna inteligencja.

 

 

Dzisiaj loty kosmiczne wspiera sztuczna inteligencja. Celem misji kosmicznych nowej generacji jest co najmniej Mars, a przy takich odległościach duże opóźnienie sygnału uniemożliwia zdalne sterowanie z Ziemi. Bez zaawansowanego autonomicznego oprogramowania ani rusz. Pomyśleć, że komputer pokładowy Apollo miał moc obliczeniową dzisiejszych kalkulatorów...

20 lipca 2009 r. minie 40. rocznica lotu Apollo 11 na Księżyc. W międzyczasie nastąpił niebywały postęp w dziedzinie technik komputerowych. Komputery stawały się coraz mniejsze i wydajniejsze. Pobierały także coraz mniej prądu, co było szalenie istotne, ponieważ nagły zanik energii elektrycznej oznaczałby katastrofę dla załogi. Nieomal przekonali się o tym astronauci z Apollo 13. Komputer pokładowy promu kosmicznego Discovery miał już dużo większe możliwości niż jego odpowiednik w module załogowym Apollo, ale wciąż daleko mu było do naszych komputerów osobistych. Dzisiejsze loty kosmiczne wymagają pedantycznych obliczeń. Przełomem było wprowadzenie w 2004 r. przez NASA superkomputera Columbia, pracującego na systemie Linux, dla tworzenia kompleksowych modeli lotów i klimatu oraz wspierania inżynierii kosmicznej. Ma on moc obliczeniową 500 terabajtów, co odpowiada pojemności 800 tys. płyt kompaktowych.

Do współpracy człowiek-komputer opracowano kosmiczny system dialogowy. Clarissa przywodzi na myśl zdradziecki komputer HAL z „Odysei kosmicznej" Stanleya Kubricka. Na szczęście pomaga, a nie szkodzi. Sterowany głosem, mówiący komputer-asystent zastosowano po raz pierwszy na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ISS w 2005 r. Pod kontrolą astronautów czyta instrukcje wykonania procedur, aby mogli skupić się na wykonywanym zadaniu. Oprogramowanie zainstalowano na laptopach, a astronauci komunikują się z komputerem dzięki zestawom słuchawkowym. Program słucha wszystkiego, co mówi załoga stacji i analizuje czy zareagować i w jaki sposób, w oparciu o listę 75 komend na bazie 260 słów. Dokładność interpretacji poleceń wynosi 94 proc., ale w przypadku pomyłki komputera astronauta może poprawić go przy pomocy komendy typu „nie, chodziło o...".

Sterowanie w pustce kosmosu przy prędkości 140 tys. km/h nie jest łatwe. Ze względu na coraz odleglejsze misje kosmiczne oprogramowanie pokładowe musi być coraz bardziej samodzielne, o cechach sztucznej inteligencji. Musi też obsługiwać coraz większą liczbę skomplikowanych urządzeń, m.in. czujników, kamer, spektrometrów i mechaniki układu pędnego.

Rewolucyjny okazał się lot sondy Deep Space 1, wystrzelonej w 1998 r. Jego głównym celem było, oprócz pomiarów asteroidu 1992 KD, przetestowanie supernowoczesnego Autonomicznego Komputera Nawigacjnego. Ten system sztucznej inteligencji obchodzi się całkowicie bez ingerencji człowieka. Komputer pokładowy z oprogramowaniem Remote Agent sam wyznacza cele, planuje trasę przelotu i wylicza potrzebne korekty kursu. Diagnozuje wszystkie systemy na pokładzie sondy i, w razie potrzeby, może podjąć się naprawy uszkodzenia. Podczas prób urządzenia zasymulowano uszkodzenie instrumentów badawczych. Po ustaleniu miejsca uszkodzenia i kilku próbach przywrócenia instrumentów do życia Remote Agent opracował nowy plan misji i nowy kurs tak, by zrekompensować braki w wyposażeniu większą liczbą pomiarów z innych instrumentów pokładowych.

Autonomizacja oprogramowania kosmicznego idzie jednak dalej. Do tej pory, aby naprawić na orbicie satelitę lub uzupełnić w nim paliwo, trzeba było wysłać prom kosmiczny z astronautami. Amerykańskie agencje DARPA i NASA testują obecnie robota, który byłby w stanie sam tego dokonać. Rakieta Atlas-5 wyniosła w kosmos prototyp takiej maszyny o nazwie ASTRO oraz satelitę NextSat, który ma być próbnie serwisowany. W ciągu najbliższych trzech miesięcy ASTRO kilka razy połączy się z NextSat-em, po raz pierwszy w historii wymieni w nim akumulator za pomocą specjalnego ramienia, podłączy jego elektroniczne układy do swego komputera pokładowego, a także przepompuje między obu statkami trochę paliwa. ASTRO ma laserowe nadajniki, które wysyłają wiązkę fal podczerwonych, a NextSat - lustra, które będą te fale odbijać. Analizując ich echo, ASTRO dopasuje bezpieczną prędkość i kąt zbliżania.

Kosmiczne technologie komputerowe znajdują również ziemskie zastosowania. Od 2000 r. ratują życie pacjentów czekających na transplantację serca. Informatycy z NASA pomogli ulepszyć pompy MicroMed tłoczące u nich krew poprzez symulację przepływu krwi na programach używanych do modelowania przepływu paliwa w silnikach rakietowych.


Agnieszka Labisko