Các robot khoa học tự hành (rover) sẽ giúp khám phá hệ mặt trời của chúng ta dễ dàng hơn và xa hơn.
Curiosity rover có thể sử dụng trí thông minh nhân tạo đêt ạo ra các điểm laser.
NASA/JPL-Caltech/MSSS
Phải mất 24 phút đển truyền một tín hiệu từ Trái Đất đến Sao Hỏa và ngược lại. Nếu bạn đang làm việc trên Sao Hỏa với vai trò là thợ mỏ, điều đó có nghĩa muốn gửi hình ảnh từ vị trí hiện tại đến NASA và nhận lại tin phản hồi từ Trái Đất phải mất 48 phút. Với thời gian như thế quả thực robot mất rất nhiều thời gian và để xứng đáng chi 2,6 tỷ USD robot đã có thể quyết định mọi hành động bằng trí tuệ nhân tạo.
Đó là lý do tại sao các kỹ sư ngày càng cho tàu vũ trụ khả năng tự quyết định. Các robot không gian từ lâu đã có thể kiểm soát hệ thống trên tàu và tự quyết định để điều chỉnh việc sử dụng năng lượng, ví dụ – trí thông minh nhân tạo giờ đây đã cho phép các rovers và orbiters có khả năng thu thập và phân tích dữ liệu khoa học, sau đó quyết định thông tin nào sẽ được gửi trở lại Trái đất mà không cần qua xử lý của con người.
Kể từ tháng 5 năm 2016, NASA đã thử nghiệm một hệ thống tự vận hành trên Curiosity rover. Một báo cáo mới cho thấy hệ thống mới tên là AEGIS (Tự động khám phá để thu thập khoa học gia tăng) đang hoạt động tốt và có tiềm năng thúc đẩy các khám phá khoa học khác.
Raymond Francis, một thành viên của đội phần mềm AEGIS thuộc phòng thí nghiệm Jet Propulsion Laboratory, cho biết: “Giờ đây, Sao Hỏa đã hoàn toàn sống động hơn bằng robot, và để thực hiện được thì robot phải đủ thông minh để tạo ra những quyết định của riêng mình về việc phải làm gì với laser của nó “.
AEGIS (Hệ thống chiến đấu Aegis do Hải quân Mỹ triển khai) có 2 công việc. Đầu tiên là chọn những tảng đá đặc biệt, sau đó cho ChemCam của Curiosity bắn các tia laser của nó trên các tảng đá để làm bay hơi chúng và phân tích thành phần của chúng. Các nhân viên kiểm soát của NASA lập trình cho Curiosity biết cách sử dụng AEGIS sau khi nó di chuyển đến một vị trí mới – vì sẽ mất một thời gian để nó học những gì xung quanh chiếc máy bay ở vị trí mới của nó và gửi lệnh, AEGIS cho phép chiếc máy bay này tự tính toán đo lường khoa học trong khi chờ đợi.
“Trong giai đoạn đầu sau khi đáp xuống bề mặt Sao hỏa, xe rover sẽ phải tự di chuyển, và không có thông tin nào trên Trái Đất có thể nhìn thấy vị trí của nó. Vì thế trong khoảng thời gian này, rover phải có khả năng tự quyết định mục tiêu trên sao Hỏa, bởi vì không ai trên Trái Đất có thể điều khiển nó”, Francis nói.
Các nhà khoa học đã dạy cho AEGIS nhận biết đối tượng cần thiết vì nó chứa đựng các thông tin đầu mối về quá khứ thành lập của sao Hỏa có ích cho sự sống. Với tỉ lệ 93% về thời gian mà AEGIS chọn mục tiêu giống với lựa chọn của con người và không có sự chậm trễ nào xảy ra. Đây được xem là một cải tiến lớn so với các cuộc thử nghiệm trong quá khứ, trong đó ChemCam mất 24% thời gian để chọn mục tiêu ngẫu nhiên tốt nhất trong khi chờ thông báo từ NASA.
Phải mất khoảng 90 đến 105 giây để nhắm mục tiêu, tiếp cận và phân tích các phát hiện; do đó chiếc rover đã được hoàn thành đúng thời gian mà NASA tạo ra hướng dẫn mới. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã quyết định không cho chạy AEGIS nếu pin của Curiosity đang ở mức thấp hoặc đã truyền quá tải dữ liệu về Trái Đất.
Nhiệm vụ của Curiosity là tìm hiểu lịch sử của các miệng núi lửa “Gale Crater” của sao Hỏa để biết nơi đây có khả năng duy trì sự sống hay không. Và để có được kết quả đó, cần một cuộc khảo sát dài hạn. Francis nói rằng: “AEGIS giúp cuộc khảo sát này thêm phong phú bằng cách lấp các khoảng trống…vào tuần trước, chúng ta phát hiện 90 địa điểm nghiên cứu mới chưa từng được phát hiện và còn rất nhiều kết quả tương tự vẫn chưa được công bố”.
Nhiệm vụ thứ hai của AEGIS là sửa lại mục tiêu của ChemCam thực hiện sai sót, để hỗ trợ các bộ điều khiển bởi con người khi họ muốn phân tích một tính năng rất nhỏ trên đá. Nếu NASA không phân tích nhanh chóng những thông tin có được, đồng nghĩa những đo lường ban đầu sẽ mất mãi mãi vì rover sau khi gửi thông tin về Trái Đất sẽ phải di chuyển ngay sau đó, như vậy nếu thông tin bị mất sẽ phải đợi để thực hiện vào lần thử nghiệm thứ hai.
Hệ thống điều chỉnh mục tiêu phải mất vài phút, nhưng trong 2 lần thử nghiệm của NASA, nó đã tự sửa chữa những bức ảnh bỏ lỡ mục tiêu và tiết kiệm được thời gian chờ đợi đến cả ngày.
Phần mềm AEGIS ban đầu được phát triển cho Máy định vị cơ hội trong năm 2010, để giúp xác định và chụp ảnh những tảng đá. Từ đó, “chúng tôi đã cải thiện khả năng phân biệt các vật liệu cụ thể”, Francis nói. Nhóm nghiên cứu cũng đang làm việc để thêm tính linh hoạt trong việc chỉ, chọn mục tiêu và bắt đầu các phép đo tiếp theo cho rover.
Và khi chiếc máy bay tiếp theo của NASA nằm trên “hành tinh đỏ” vào năm 2020, các phép đo được AEGIS sẽ được hướng dẫn bằng bất kỳ dụng cụ nào trên cột buồm của nó. Điều đó bao gồm SuperCam của nó, giống như ChemCam nhưng với các tính năng bổ sung – như một phổ kế Raman phân tích các cấu trúc tinh thể và quang phổ và hồng ngoại mà rover nhìn thấy để có thể tiến hành làm việc từ xa. “Vì vậy, chúng ta sẽ có được một bộ dụng cụ mà chúng ta có thể chỉ ra với AEGIS vào năm 2020”, Francis nói.
Ngoài Sao Hỏa
Trong bài báo thứ hai của Science Robotics, Steve Chien thuộc Nhóm Trí tuệ nhân tạo của Jet Propulsion Laboratory đã chứng minh rằng các hệ thống thông minh đang mở ra một kỷ nguyên mới của việc khám phá không gian.
Các vệ tinh quanh Trái Đất có thể phân biệt được tuyết với nước hoặc đá, và nhận biết được khi có sự thay đổi. Chúng có thể phân tích hình ảnh ngay sau khi thu thập để phát hiện các sự kiện bất thường như núi lửa phun trào hoặc lũ lụt, sau đó tiến hành thu thập hình ảnh và dữ liệu mới. Đối với phi thuyền ngoài Trái Đất, không thể chờ lệnh chỉ đạo làm việc trong khoảng thời gian ngắn phải đối mặt với dust devils (thời tiết chỉ các xoáy đối lưu nhỏ được tạo ra bởi bụi ở lớp bề mặt) trên sao Hỏa hay các tia khí bắn ra từ sao chổi.
Vì không phải lúc nào cũng có nhiều băng thông (bandwidth) để gửi thông tin về lại trụ sở nên tàu vũ trụ ngày nay có thể tự phân tích dữ liệu mà chúng thu thập, sau đó quyết định thông tin nào là quan trọng để gửi lại Trái Đất.
Hệ thống A.I không chỉ tiết kiệm thời gian mà cò mở ra nhiều khả năng mới. Chien viết: Trong tương lai, các quỹ đạo, rover và các phương tiện trên không có thể tự tổ chức và phối hợp để khám phá những bí ẩn ngoài vũ trụ”.
Robot cần có khả năng tự chủ để khám phá các hành tinh như việc khám phá ra Europa thay cho con người. Trong quỹ đạo quanh sao Mộc của nó, mặt trăng lại cách xa Trái Đất hơn sao Hỏa nên rất mất thời gian. Chính vì thế vấn đề truyền tải tin càng thêm khó khăn, bức xạ Europa rất nghiêm trọng, do đó tàu vũ trụ chỉ có thể lưu lại trên hành tinh đó trong một khoảng thời gian giới hạn rất ngắn không đủ để tiến hành các hoạt động điện tử. Vì vậy, robot cần phải tự quyết định để thực hiện mọi hành động trên Europa.
Nhưng Francis cũng cảnh báo rằng chúng ta sẽ cần nhiều thông tin hơn về mặt trăng băng giá này trước khi chúng ta có thể gửi một robot tự do tới thám hiểm bề mặt. “Vẫn còn rất nhiều điều chúng tôi không biết về bề mặt của Europa như thế nào. Sẽ rất tuyệt khi hiểu rõ hơn về môi trường đó, vì vậy chúng ta có thể phát triển các hệ thống thị giác để robot có thể hoạt động tốt ở đó “.
Nhưng đó chỉ mới là bề mặt. NASA thực sự mong muốn khám phá được đại dương bên trong hành tinh Europa, thậm chí đi sâu vào băng. Theo những điều kiện phải trải qua, robot phải có đủ khả năng để khám phá theo thời gian dài hàng tuần, tháng thậm chí hàng năm mà không có sự hỗ trợ của con người.
“Bạn đang nói về một môi trường thực sự chưa được khám phá và có những thách thức thực sự cần vượt qua để làm cho các hệ thống robot hoạt động ở những nơi mà bạn chưa bao giờ thấy. Đặc biệt nếu chúng tự thực hiện các phép đo khoa học. Có nhiều cách để giải quyết vấn đề đó, và để phát hiện ra những điều khác biệt và cách phân loại, tìm hiểu những loại vật khác nhau trong môi trường, và tất cả đều cần sự phát triển vượt bật ở robot “. Francis nói.
Chúng ta sẽ phải đối mặt với những vấn đề tương tự nếu chúng ta gửi một nhà thám hiểm robot tới Alpha Centauri, hệ thống ngôi sao lân cận gần nhất của chúng ta. Trong trường hợp này, bất kỳ tàu vũ trụ nào cũng phải khám phá hệ thống tự động (có thể chứa một hành tinh sinh sống), vì truyền thông với trái đất sẽ mất tám năm để thực hiện một vòng xoay.
Rõ ràng vẫn còn một chặng đường dài để đi trước khi chúng tôi có khả năng tung ra một nhiệm vụ như vậy, nhưng Chien là hy vọng. “Đổi mới hôm nay của A.I đang mở đường cho sự tự động hóa này trở thành hiện thực “.
Nguồn popsci.com
