هوش مصنوعی برای پیشبرد ماموریت چین به مرزهای منظومه شمسی

محققان در حال بررسی این موضوع هستند که چگونه تکنولوژی‌های هوش مصنوعی می‌توانند از ماموریت برنامه‌ریزی‌شده چین به مرزهای منظومه شمسی حمایت کنند، طبق یک مقاله جدید.

براساس این مقاله، هوش مصنوعی می‌تواند در حل چالش‌های منحصر به فرد ماموریت‌ها به مرزهای منظومه شمسی کمک کند. این چالش‌ها شامل محیط ناشناخته، دینامیک پیچیده ماموریت، محموله‌های علمی متنوع، اهداف کاوش نامشخص، مسافت‌های طولانی برای شناسایی و تأخیر طولانی در ارتباطات با نرخ داده محدود است.

ورود به مرزهای منظومه شمسی با هوش مصنوعی

براساس نویسندگان مقاله از موسساتی مانند موسسه فناوری پکن (BIT)، آزمایشگاه کاوش فضای عمیق چین (DSEL) و آکادمی فناوری فضانوردی شانگهای (SAST)، هوش مصنوعی می‌تواند با کمک در پردازش داده‌ها، ادراک و تصمیم‌گیری خودکار، و محاسبات کارآمد، خودمختاری را افزایش و وابستگی به زمین را کاهش دهد. این مقاله در نشریه Journal of Deep Space Exploration منتشر شده است.

مقامات فضایی چین پیش‌تر اعلام کرده‌اند که ماموریتی به سر و دم هلیوسفر در دست بررسی است، با هدف رسیدن به فاصله‌ای معادل 100 واحد نجومی (با 1 واحد نجومی برابر با فاصله متوسط زمین تا خورشید) تا سال 2049. هدف بلندمدت‌تر، رسیدن به فاصله 1000 واحد نجومی تا پایان قرن است.

طبق گزارش‌های پیشین، در این ماموریت، دو فضاپیما با انرژی تولید شده توسط ژنراتورهای حرارتی رادیوایزوتوپ به سمت سر و دم هلیوسفر حرکت خواهند کرد، با استفاده از پرواز نزدیک به سیاره مشتری و احتمالا بازدید از سیارات دیگر و اجرام کمربند کویپر در منظومه شمسی بیرونی. 

اهداف علمی شامل مطالعه گرد و غبار میان سیاره‌ای، محیط میان‌ستاره‌ای، و پدیده‌هایی مانند پرتوهای کیهانی غیرعادی و “دیوار هیدروژنی” در مرز منظومه شمسی و فضای میان‌ستاره‌ای است. محموله‌های پیشنهادی شامل مجموعه‌ای از دوربین‌های نوری، تحلیل‌گرهای گرد و غبار و ذرات، یک طیف‌سنج و مغناطیس‌سنج است.

آژانس فضایی ملی چین (CNSA) به طور رسمی در سال 2020 طرح اجرایی برای یک پروژه کاوش مرزهای منظومه شمسی را سازمان‌دهی و راه‌اندازی کرد، و برنامه‌ریزی برای این ماموریت در جدیدترین گزارش فضایی چین در سال 2021 گنجانده شده است. کاوش مرزهای منظومه شمسی در نقشه راه علمی فضایی بلندمدت که در ماه اکتبر منتشر شد، مورد توجه قرار گرفت.

با این حال، به‌روزرسانی‌های رسمی زیادی در مورد این ماموریت منتشر نشده است. مقاله‌ای که در اواخر سال 2024 منتشر شد، به‌طور غیرمستقیم به‌روزرسانی‌هایی همراه با نگاهی به برنامه‌ریزی این ماموریت را ارائه می‌دهد. 

چین قبلا از هوش مصنوعی در فضا به‌طور محدود استفاده کرده است، به‌عنوان مثال در ماموریت نمونه‌برداری Chang’e-6. یک مریخ‌نورد میکرو از هوش مصنوعی برای گرفتن تصویر از لندر در سمت دور ماه استفاده کرد. همچنین انتظار می‌رود که از هوش مصنوعی در مریخ‌نوردهای ماموریت قطب جنوبی ماه Chang’e-8 در آینده استفاده شود. ناسا نیز از هوش مصنوعی در کاوش‌های فضایی استفاده کرده است، به‌عنوان مثال در مریخ‌نورد Perseverance.

هوش مصنوعی برای کاوش مرزهای منظومه شمسی

براساس مقاله‌های منتشر شده، هوش مصنوعی می‌تواند نقش مهمی در برنامه‌های چین برای کاوش مرزهای منظومه شمسی ایفا کند و خودمختاری فضاپیما را افزایش دهد و وابستگی به کنترل زمینی را کاهش دهد.

پردازش داده‌های مبتنی بر هوش مصنوعی می‌تواند کمک کند تا فضاپیما تنها اطلاعات ضروری را ارسال کنند، با توجه به مسافت‌های طولانی و نرخ داده‌های محدود. پاک‌سازی داده‌ها به‌وسیله هوش مصنوعی همچنین می‌تواند خطاها و ناسازگاری‌ها را قبل از ارسال حذف کند، در حالی که ادغام داده‌ها ورودی‌ها از حسگرهای مختلف را ترکیب می‌کند تا دقت را افزایش دهد. 

علاوه بر این، تکنیک‌های فشرده‌سازی داده مبتنی بر هوش مصنوعی مانند استفاده از کدگذارهای خودکار، که با شناسایی و کدگذاری تنها اطلاعات حیاتی، حجم داده‌ها را کاهش می‌دهند، می‌توانند حجم اطلاعات ارسال شده به زمین را به‌طور قابل توجهی کاهش دهند بدون اینکه جزئیات مهم از دست بروند، که با توجه به مسافت‌های وسیع در چنین ماموریت‌هایی، قابلیتی حیاتی است.

هوش مصنوعی همچنین می‌تواند ادراک خودکار را فعال کند و به فضاپیماها اجازه دهد که محیط‌های ناشناخته را به‌طور موثر شناسایی و مدل‌سازی کنند. با استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته هوش مصنوعی، فضاپیما می‌توانند به‌طور خودکار رویدادهای نادر اما علمی ارزشمند را شناسایی و به آن‌ها واکنش نشان دهند، مانند طوفان‌های خورشیدی یا برخوردهای سیارکی. 

نویسندگان پیشنهاد می‌دهند که شبکه‌های عصبی کانولوشن عمیق می‌توانند به‌طور موثر عملکرد پردازش ادغام داده‌های تشخیص چندمنبعی را برای پردازش تصویر بهبود دهند. علاوه بر این، سیستم‌های نظارت بر سلامت پروب مبتنی بر هوش مصنوعی می‌توانند وضعیت سخت‌افزار را به‌طور مداوم ارزیابی کنند و خرابی‌های احتمالی را پیش‌بینی کرده تا از طول عمر و قابلیت اطمینان ماموریت اطمینان حاصل کنند.

یک مزیت دیگر می‌تواند قابلیت‌های تصمیم‌گیری خودکار باشد که توسط هوش مصنوعی فعال می‌شود و می‌تواند تاب‌آوری ماموریت را بیشتر تقویت کند. سیستم‌های ناوبری و کنترل مبتنی بر هوش مصنوعی می‌توانند مسیرها را بهینه‌سازی کرده و تنظیمات مسیر را با کمترین مداخله زمینی انجام دهند. 

سیستم‌های برنامه‌ریزی ماموریت که از هوش مصنوعی استفاده می‌کنند — مانند یادگیری تقویتی (RL) برای فعال کردن تصمیم‌گیری خودکار و برنامه‌ریزی ماموریت در زمان واقعی بر اساس بازخورد از محیط — همچنین ممکن است قادر به سازگار شدن با شرایط متغیر، اولویت‌بندی وظایف به‌طور خودکار، و اطمینان از استفاده بهینه از منابع محدود باشند. 

علاوه بر این، سیستم‌های مدیریت خطا مبتنی بر هوش مصنوعی می‌توانند خرابی‌های فضاپیما را به‌طور خودکار شناسایی و اصلاح کنند، بدون نیاز به تبادل اطلاعات میان زمین و فضاپیماهای دوردست با تاخیرهای زمانی قابل توجه.

محاسبات کارآمد می‌تواند به چالش‌های قدرت پردازش محدود در فضاپیماها کمک کند. رویکرد مبتنی بر هوش مصنوعی می‌تواند به توسعه الگوریتم‌های هوش مصنوعی سبک‌وزن که به منابع محاسباتی کمی نیاز دارند تاکید کند، که این امر استفاده موثر از این الگوریتم‌ها را در فضای عمیق تضمین می‌کند.

تنها تعداد معدودی از فضاپیماها به مرزهای منظومه شمسی یا هلیوپاز ارسال شده‌اند. این‌ها شامل Pioneer 10 و 11، Voyager 1 و 2، کاوشگر مرز میان‌ستاره‌ای (IBEX) و ماموریت New Horizons است. قصد آشکار چین برای استفاده از هوش مصنوعی در ماموریت مرزهای منظومه شمسی خود، اهمیت روزافزون هوش مصنوعی در کاوش فضایی را نشان می‌دهد و بر چگونگی ارتقاء قابلیت‌های ماموریت در فضای عمیق با استفاده از این فناوری‌های پیشرفته تأکید دارد.

منبع: spacenews