خمس طرق يمكن للذكاء الاصطناعي أن يساعد في استكشاف الفضاء

لقد سمح لنا التقدم في قدرات الذكاء الاصطناعي بالتقدم في جميع أنواع التخصصات وليس فقط تلك المخصصة للتطبيقات على الأرض. فيما يلي بعض الطرق التي يمكن أن يساعدنا بها الذكاء الاصطناعي في استكشاف الفضاء - بدءًا من تخطيط المهمة وحتى تنظيف مدار الحطام الفضائي حول الأرض

بقلم ديب بانديودكار، طالب دكتوراه في مركز التميز في مجال الطيران بجامعة ستراثكلايد، وأودري باركواند طالبة دكتوراه في الهندسة الميكانيكية وهندسة الفضاء الجوي، جامعة ستراثكلايد

لقد أحدث الذكاء الاصطناعي ضجة كبيرة في السنوات الأخيرة، مما سمح لنا بحل المشكلات بشكل أسرع مما تسمح به الحوسبة التقليدية. ومؤخرا، على سبيل المثال، قامت شركة ديب مايند التابعة لشركة جوجل والمتخصصة في الذكاء الاصطناعي بتطوير برنامج AlphaFold2، وهو البرنامج الذي حل مشكلة طي البروتين التي شغلت العلماء لمدة خمسين عاما.

لقد سمح لنا التقدم في قدرات الذكاء الاصطناعي بالتقدم في جميع أنواع التخصصات وليس فقط تلك المخصصة للتطبيقات على الأرض. فيما يلي بعض الطرق التي يمكن أن يساعدنا بها الذكاء الاصطناعي في استكشاف الفضاء - بدءًا من تخطيط المهام وحتى تنظيف مدار الحطام الفضائي حول الأرض.

مساعدي رواد الفضاء

 سوف يساعد CIMON رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية. ناسا / كيم شيفليت، CC BY

الروبوتات مثل Terez وCase، الروبوتات المساعدة من فيلم Interstellar، لا وجود لها بعد في مهمات فضائية حقيقية. لكن الباحثين ما زالوا في مراحل تطوير شيء مماثل، وهو إنشاء مساعدين أذكياء لمساعدة رواد الفضاء. يمكن أن تكون أدوات المساعدة المعتمدة على الذكاء الاصطناعي مفيدة جدًا لاستكشاف الفضاء، على الرغم من أنها لن تبدو رائعة مثل تلك الموجودة في الأفلام.

يمكن للمساعد الافتراضي الذي تم تطويره مؤخرًا اكتشاف أي مخاطر في المهمات الفضائية الطويلة مثل التغيرات في تكوين الهواء في المركبة الفضائية - على سبيل المثال، ثاني أكسيد الكربون الزائد أو خلل في جهاز الاستشعار الذي قد يكون ضارًا. سيقوم المساعد الافتراضي بتنبيه الموظفين وتقديم اقتراحات للاختبار.

تم نقل مساعد الذكاء الاصطناعي المسمى سيمون إلى محطة الفضاء الدولية (ISS) في ديسمبر 2019، حيث سيتم اختباره لمدة ثلاث سنوات. في نهاية المطاف، سيساعد وضع العلامات على تقليل الضغط الواقع على رواد الفضاء من خلال أداء المهام الروتينية.

تخطيط المهام الفضائية

التخطيط لمهمة إلى المريخ ليس بالمهمة السهلة، لكن الذكاء الاصطناعي يمكن أن يجعل الأمر أسهل قليلاً. تعتمد البعثات الفضائية الجديدة تقليديا على المعرفة التي تم جمعها من الرحلات السابقة. ومع ذلك، غالبًا ما تكون هذه المعلومات محدودة أو لا يمكن الوصول إليها بشكل كامل.

وهذا يعني أن تدفق المعلومات التقنية محدود بتوفر الأشخاص الذين يمكنهم الوصول إليها ومشاركتها مع مهندسي التصميم الآخرين. ولكن ماذا لو كانت جميع المعلومات من جميع البعثات الفضائية السابقة متاحة لأي شخص لديه التفويض المناسب ببضع نقرات؟ في يوم من الأيام، قد يكون هناك نظام أكثر ذكاءً - يشبه ويكيبيديا ولكن مع الذكاء الاصطناعي الذي يمكنه الإجابة على الاستفسارات المعقدة بمعلومات موثوقة وذات صلة - للمساعدة في التخطيط المبكر للبعثات الفضائية الجديدة.

ويعمل الباحثون على فكرة وجود مساعد هندسي لاختصار الوقت اللازم لتخطيط المهمة الأولية التي تتطلب حاليا العديد من ساعات العمل. "Daphne" هو مثال آخر للمساعد الذكي لتخطيط أنظمة الأقمار الصناعية لمراقبة الأرض. تعمل دافني كمهندس أنظمة في مجموعات تخطيط الأقمار الصناعية. فهو يجعل عملهم أسهل من خلال توفير الوصول إلى المعلومات ذات الصلة، بما في ذلك ردود الفعل والإجابات على استفسارات محددة.

معالجة بيانات الأقمار الصناعية

تولد أقمار المراقبة كميات هائلة من المعلومات. وتستقبل المحطات الأرضية هذه المعلومات على أجزاء خلال فترة زمنية طويلة، ويجب ضمها معًا حتى يمكن تحليلها. في الماضي، استخدم الباحثون مشاريع التعهيد الجماعي لتحليل صور الأقمار الصناعية الأساسية على نطاق صغير جدًا. يمكن أن يساعد الذكاء الاصطناعي في تحليل بيانات الأقمار الصناعية التفصيلية.

الذكاء الاصطناعي فعال للغاية في معالجة مثل هذه البيانات بذكاء. ويمكن استخدامه لتقييم النقاط الساخنة في المناطق الحضرية والجمع بين بيانات الأرصاد الجوية وصور الأقمار الصناعية لتقدير سرعة الرياح. ساعد الذكاء الاصطناعي أيضًا في تقدير الإشعاع الشمسي باستخدام بيانات الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة للأرض، والعديد من التطبيقات الأخرى.

ويمكن أيضًا استخدام الذكاء الاصطناعي لمعالجة البيانات في الأقمار الصناعية نفسها. وفي دراسة حديثة، اختبر العلماء تقنيات مختلفة للذكاء الاصطناعي لنظام مراقبة الصحة عبر الأقمار الصناعية عن بعد. هذه الأنظمة قادرة على تحليل البيانات الواردة من الأقمار الصناعية لتحديد المشاكل والتنبؤ بأداء صحة الأقمار الصناعية وتقديم نموذج لاتخاذ قرارات مستنيرة.

حطام فضائي

أحد أكبر التحديات الفضائية في القرن الحادي والعشرين هو كيفية التعامل مع الحطام الفضائي. ووفقا لوكالة الفضاء الأوروبية ESA، هناك ما يقرب من 21 جسم أكبر من 34,000 سم تشكل تهديدا خطيرا للبنية التحتية الفضائية الحالية. هناك بعض الأساليب المبتكرة للتعامل مع التهديد، مثل تصميم الأقمار الصناعية في مدار منخفض لتعود إلى الغلاف الجوي للأرض وتحترق بطريقة خاضعة للرقابة.

وهناك نهج آخر يتمثل في منع الاصطدامات المحتملة في الفضاء، لمنع تكوين الحطام الفضائي مقدما. في دراسة حديثة، طور الباحثون طريقة لتخطيط مناورات تجنب الاصطدام باستخدام تقنيات التعلم الآلي (ML).

هناك نهج مبتكر آخر يتمثل في استخدام قوة الحوسبة الهائلة المتوفرة على الأرض لتدريب نماذج التعلم الآلي، ونقل هذه النماذج إلى مركبة فضائية موجودة بالفعل في المدار أو في طريقها إليها واستخدامها أيضًا على القمر الصناعي نفسه لاتخاذ قرارات مختلفة. تم مؤخرًا اقتراح إحدى الطرق لضمان سلامة الرحلات الفضائية باستخدام شبكات تم تدريبها بالفعل على المركبات الفضائية. وهذا يسمح بمرونة أكبر في تصميم القمر الصناعي مع تقليل خطر الاصطدام المداري.

أنظمة الملاحة

على الأرض، اعتدنا على أدوات مثل خرائط جوجل التي تستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أو أنظمة الملاحة الأخرى. لكن لا يوجد مثل هذا النظام للأجسام الأخرى الموجودة في الفضاء في الوقت الحالي.

ليس لدينا أقمار صناعية للملاحة حول القمر أو المريخ، لكن يمكننا استخدام ملايين الصور التي لدينا من أقمار المراقبة مثل Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). وفي عام 2018، قام فريق من الباحثين من وكالة ناسا بالتعاون مع شركة إنتل بتطوير نظام ملاحة ذكي باستخدام الذكاء الاصطناعي لاستكشاف الكواكب. لقد قاموا بتدريب النظام على ملايين الصور المتاحة من مختلف المهام وأنشأوا خريطة قمرية افتراضية.

وبينما نواصل استكشاف الكون، سنستمر في تصميم مهمات طموحة لإرضاء فضولنا وكذلك تحسين حياة الإنسان على الأرض. وفي مسعانا، سيساعدنا الذكاء الاصطناعي سواء على الأرض أو في الفضاء لجعل هذا البحث ممكنًا.

إلى المقال على موقع المحادثة

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• سيقوم الروبوت بتجميع تلسكوب فضائي معياري في المدار
• سيقوم نظام آلي جديد بإصلاح الأقمار الصناعية في الفضاء
• رؤية إيلون ماسك للاستيطان الفضائي