PIXL, הכלי הלבן בפינה השמאלית העליונה, הוא אחד מכמה כלי מדעי הממוקמים בקצה הזרוע הרובוטית על גבי הרובר Perseverance של נאס"א. מצלמת ה-navcam השמאלית של רובר המאדים צילמה את התמונות המרכיבות את המכלול הזה ב-2 במרץ 2021. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
בינה מלאכותית עוזרת למדענים לזהות מינרלים בתוך סלעים שנחקרו על ידי רובר Perseverance.
נאס"אהרובר של Perseverance פועל מַאְדִים משתמש בטכנולוגיות בינה מלאכותית מתקדמות, כגון דגימה אדפטיבית עם מכשיר ה-PIXL, כדי לנתח באופן אוטונומי קומפוזיציות סלע בחיפוש אחר סימנים פוטנציאליים של חיים מיקרוביאליים עתיקים. זה מייצג צעד משמעותי לקראת משימות חלל חכמות יותר שיכולות לקבל החלטות בזמן אמת ללא התערבות אנושית.
חלליות חכמות ובינה מלאכותית בחקר החלל
כמה מדענים חולמים לחקור כוכבי לכת עם חלליות "חכמות" שיודעות בדיוק אילו נתונים לחפש, היכן למצוא אותם וכיצד לנתח אותם. למרות שהחלום הזה למציאות ייקח זמן, ההתקדמות שבוצעה עם הרובר Perseverance Mars של נאס"א מציעות צעדים מבטיחים בכיוון הזה.
במשך כמעט שלוש שנים, משימת הרובר בוחנת סוג של בינה מלאכותית שמחפש מינרלים בסלעי הכוכב האדום. זוהי הפעם הראשונה שבה נעשה שימוש בבינה מלאכותית במאדים כדי לקבל החלטות אוטונומיות המבוססות על ניתוח בזמן אמת של הרכב הסלעים.
בסרטון זמן-lapse זה של מבחן שנערך ב JPL ביוני 2023, דגם הנדסי של המכשיר הפלנטרי לליטוכימיה של קרני רנטגן (PIXL) על גבי הרובר Perseverance Mars של נאס"א ממקם את עצמו על סלע כדי לאסוף נתונים. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
ניתוח מינרלים משופר בינה מלאכותית על מאדים
התוכנה תומכת ב-PIXL (מכשיר פלנטרי לליטוכימיה של רנטגן), ספקטרומטר שפותח על ידי מעבדת הנעת סילון של נאס"א בדרום קליפורניה. על ידי מיפוי ההרכב הכימי של מינרלים על פני השטח של סלע, PIXL מאפשר למדענים לקבוע אם הסלע נוצר בתנאים שיכולים היו לתמוך בחיי חיידקים בעבר העתיק של מאדים.
המכונה "דגימה אדפטיבית", התוכנה ממקמת באופן אוטונומי את המכשיר קרוב למטרה סלע, ואז בוחנת את הסריקות של PIXL של המטרה כדי למצוא מינרלים שכדאי לבדוק יותר לעומק. הכל נעשה בזמן אמת, מבלי שהרובר ידבר עם בקרי המשימה בכדור הארץ.
התקדמות באוטונומיה של רובר ואיסוף דגימות
"אנחנו משתמשים ב-AI של PIXL כדי להתעמק במדע מפתח", אמרה החוקרת הראשית של המכשיר, אביגיל אולוווד מ-JPL. "בלי זה, תראה רמז למשהו מעניין בנתונים ואז תצטרך לסרוק מחדש את הסלע כדי ללמוד אותו יותר. זה מאפשר ל-PIXL להגיע למסקנה מבלי שבני אדם יבחנו את הנתונים."
נתונים מהמכשירים של Perseverance, כולל PIXL, מסייעים למדענים לקבוע מתי לקדוח ליבת סלע ולאטום אותה בצינור מתכת טיטניום כך שניתן יהיה להביא אותה, יחד עם דגימות אחרות בעדיפות גבוהה, לכדור הארץ למחקר נוסף כחלק מהמחקר של נאס"א. קמפיין Mars Sample Return.
תמונה זו של מטרת סלע המכונה "Thunderbolt Peak" נוצרה על ידי הרובר Perseverance Mars של נאס"א באמצעות PIXL, הקובע את הרכב המינרלים של סלעים על ידי זריקתם בקרני רנטגן. כל נקודה כחולה בתמונה מייצגת נקודה שבה פגיעת צילום רנטגן. קרדיט: NASA/JPL-Caltech/DTU/QUT
הרחבת יכולות AI מעבר למאדים
דגימה אדפטיבית היא לא היישום היחיד של AI על מאדים. כ-2,300 מיילים (3,700 קילומטרים) מ-perseverance נמצאת Curiosity של נאס"א, שהיתה חלוצה בצורת בינה מלאכותית המאפשרת לרובר לנדוד סלעים באופן אוטונומי בלייזר על סמך צורתם וצבעם. לימוד הגז שנשרף לאחר כל זאפ לייזר מגלה את ההרכב הכימי של הסלע. התמדה כוללת את אותה יכולת, כמו גם צורה מתקדמת יותר של בינה מלאכותית המאפשרת לה לנווט ללא כיוון ספציפי מכדור הארץ. שני הרוברים עדיין מסתמכים על עשרות מהנדסים ומדענים כדי לתכנן כל יום את הסט של מאות פקודות בודדות, אבל החכמות הדיגיטליות האלה עוזרות לשתי המשימות להספיק יותר בפחות זמן.
"הרעיון מאחורי הדגימה האדפטיבית של PIXL הוא לעזור למדענים למצוא את המחט בתוך ערימת שחת של נתונים, ולפנות להם זמן ואנרגיה להתמקד בדברים אחרים", אמר פיטר לוסון, שהוביל את יישום הדגימה הסתגלותית לפני פרישתו מ-JPL. "בסופו של דבר, זה עוזר לנו לאסוף את המדע הטוב ביותר מהר יותר."
מיקום מדויק באמצעות טכנולוגיית AI
AI מסייע ל-PIXL בשתי דרכים. ראשית, הוא ממקם את המכשיר בדיוק ברגע שהמכשיר נמצא בקרבת מטרת סלע. ממוקם בקצה הזרוע הרובוטית של Perseverance, הספקטרומטר יושב על שש רגליים רובוטיות זעירות, הנקראות hexapod. המצלמה של PIXL בודקת שוב ושוב את המרחק בין המכשיר למטרה סלע כדי לסייע במיקום.
תנודות הטמפרטורה על מאדים גדולות מספיק כדי שזרועו של Perseverance תתרחב או תתכווץ בכמות מיקרוסקופית, מה שעלול להפיל את המטרה של PIXL. המשושה מכוונן את המכשיר באופן אוטומטי כדי שיהיה קרוב במיוחד מבלי לבוא במגע עם הסלע.
"עלינו לבצע התאמות בקנה מידה של מיקרומטרים כדי לקבל את דיוק אנחנו צריכים," אמר אלווד. "זה מתקרב מספיק לסלע כדי להרים את השערות על עורפו של מהנדס."
יצירת מפות מינרלים מפורטות עם AI
ברגע ש-PIXL נמצא במצב, מערכת בינה מלאכותית אחרת תקבל את ההזדמנות לזרוח. PIXL סורק אזור בגודל בול דואר של סלע, יורה קרן רנטגן אלפי פעמים כדי ליצור רשת של נקודות מיקרוסקופיות. כל נקודה חושפת מידע על ההרכב הכימי של המינרלים הקיימים.
מינרלים חיוניים בתשובה לשאלות מפתח על מאדים. בהתאם לסלע, ייתכן שמדענים מחפשים קרבונטים, המסתירים רמזים לאופן שבו מים יצרו את הסלע, או שהם מחפשים אחר פוספטים, שיכלו לספק חומרי הזנה לחיידקים, אם היו קיימים בעבר של מאדים. .
אוטונומיה עתידית במשימות חלל
אין שום דרך למדענים לדעת מבעוד מועד איזה ממאות הרחפנים יגרום למינרל מסוים, אבל כשהמכשיר מוצא מינרלים מסוימים, הוא יכול לעצור אוטומטית כדי לאסוף נתונים נוספים – פעולה הנקראת "שהייה ארוכה". ." ככל שהמערכת משתפרת דרך למידת מכונהרשימת המינרלים שבהם PIXL יכולה להתמקד עם שהות ארוכה הולכת וגדלה.
"PIXL הוא סוג של אולר שוויצרי בכך שניתן להגדיר אותו בהתאם למה שהמדענים מחפשים בזמן נתון", אמר דייוויד תומפסון מ-JPL, שעזר בפיתוח התוכנה. "מאדים הוא מקום מצוין לבחון AI מכיוון שיש לנו תקשורת קבועה בכל יום, מה שנותן לנו הזדמנות לבצע שינויים לאורך הדרך."
כאשר משימות עתידיות נודדות עמוק יותר לתוך מערכת השמש, הן לא יהיו בקשר זמן רב יותר ממה שהמשימות נמצאות כעת במאדים. לכן יש עניין רב בפיתוח יותר אוטונומיה למשימות כשהן מסתובבות ומנהלות מדע לטובת האנושות.
מרס רובר התמדה של נאס"א
רובר Perseverance של נאס"א, חלק ממשימת מאדים 2020, הוא אחד החוקרים הרובוטים המתקדמים ביותר שנשלחו לכוכב האדום. הושק ב-30 ביולי 2020, ונחת על מאדים ב-18 בפברואר 2021, המשימה העיקרית של Perseverance היא לחפש סימני חיים עתיקים, לאסוף ולאחסן דגימות סלע ואדמה של מאדים, ולחקור את האקלים והגיאולוגיה של מאדים.
הרובר מצויד בחבילה של מכשירים מדעיים כדי לסייע במשימותיו, כולל מצלמות, ספקטרומטרים, חיישני סביבה ומכ"מים חודרים לקרקע. אחד הכלים הבולטים שלו הוא PIXL (מכשיר פלנטרי לליטוכימיה של רנטגן), ספקטרומטר קרינת רנטגן המאפשר לו לבצע ניתוחים כימיים מפורטים של סלעי מאדים בקנה מידה מיקרוסקופי.
Perseverance גם נושא את המסוק הראשון, Ingenuity, לניסוי טיסה מונעת על כוכב אחר, ומרחיב את היכולות למשימות עתידיות. בנוסף, הרובר משמש כמבשר חיוני למשימות אנושיות עתידיות למאדים, בודק טכנולוגיה להפקת חמצן מהאטמוספירה של מאדים וזיהוי תנאים סביבתיים אחרים שישפיעו על חיי אדם על מאדים.
על ידי תפקוד כמעבדה ניידת, Perseverance מחפשת לא רק עדות לחיים מיקרוביאליים קודמים אלא גם סוללת את הדרך לחקר עתידי, ומציגה את השילוב של רובוטיקה, טכנולוגיה אוטונומית ומדע פלנטרי.
