В Калуге рассказали, что делает искусственный интеллект в космосе
В Музее истории космонавтики прошёл техно-фестиваль «Земля-луна, Калуга-Марс».
На одной из лекций руководитель индустрии космоса школы «СКОЛКА», популяризатор космонавтики Ян Трояновский рассказал, какие задачи решают роботы в космосе.
Ии могут ли в будущем заменить космонавтов.
- Искусственных интеллектов много. Одни обрабатывают тексты, другие - картинки. А мы говорим про те, которые принимают решения при работе разных железяками, - объяснил Ян.
- Сразу скажем, что мы делать не можем. И первое, запускать в космос бесконечно большие конструкции. Потому что ракету, прежде чем запустить, надо как-то доставить на космодром.
До Восточного она едет практически через всю страну, и на пути встречают мосты, тоннели, повороты и так далее.
Поэтому максимальный размер спутника, который может быть запущен в космос, соответствует размеру тоннеля - 4 метра, 4,5 максимум.
Второй момент: мы не можем запускать в космос бесконечно тяжелые вещи - нужно очень много топлива.
Самый главный вопрос: что лучше? Отправить в космос человека, который обучен и может справиться с любой непонятной ситуацией, а согласитесь, если мы летим на Марс или на Луну, там может произойти что угодно.
Или робота, которого надо учить и заранее предусмотреть разные ситуации, чтобы он мог справиться.
Если посылать человека, надо отправлять с ним кучу всего: еда, вода, воздух. Самая большая проблема - радиация. Как с ней быть ещё никто не придумал.
Если отправляем искусственный интеллект, малейшая ошибка, и железка накрылась.
Любой формы
- В чем преимущество сверхинтеллектуальных роботов перед человеком? Роботы лучше анализируют большие объемы информации.
На МКС огромное количество параметров, которые позволяют станции жить: уровень кислорода, газов в атмосфере, воды, электричества и так далее. Человек должен за этим всем следить. Робот это может делать гораздо быстрее, эффективнее.
Робота мы можем сделать любой удобной формы. То есть, если нам нужно залезть в пещеру, мы можем взять какого-нибудь робота-червяка. Приделать человеку пропеллер, конечно, можно. Но от этого он лучше летать по пещерам не станет.
Робот может быть любой конфигурации. Робота Фёдора на МКС, который похож на человека, многие видели. И какие-то задачи, адаптированные под человека, он действительно выполнял.
Робот Dexter работает с внешней стороны станции, он на таракана похож. Они, может быть, выглядят не сильно красиво, но зато удобны для той задачи, которую выполняют.
Человеку в космосе не очень-то приятно находиться, потому что есть космическая радиация, факторы космического полета, плохо влияющие на организм. Нужна система жизнеобеспечения.
Роботу, чтобы существовать в космосе это не нужно, он менее зависим от ресурсов.
Отсутствие человеческого фактора тоже важно. Человек часто ошибается, робот ошибается гораздо реже.
У человека только два глаза. У марсохода Perseverance, например, камера смотрит во все стороны сразу. Человек так не может.
Мы на самом деле видим очень мало: свет, который отражается, но есть еще инфракрасное излучение, ультрафиолет, микроволновые, рентгеновские и другие излучения. Робот может обрабатывать данные, которые человек не воспринимает.
Роботы могут работать друг с другом. Сейчас рой спутников, которые работают сообща, обеспечивая нас разными данными: метеорологией, интернетом и так далее. Человек в таком объеме обрабатывать информацию не может.
Главное преимущество человека
- Что же плохого в роботах, что они не умеют? Робот не может решать задачи, которыми он изначально не готов. Вообще искусственный интеллект хорошо работает там, где хорошо знакомая среда.
Мы можем робота научить, хватать камни на Луне. Но, если произойдет что-то, к чему он не готов, робот бесполезен. Надо запускать нового.
Вспомним историю Лунохода-2. На Луне особые условия: 14 суток день, 14 суток ночь. Чтобы луноход не тратил энергию, на ночь крышка закрывалась, и луноход «спал».
Когда 14 дней проходило, крышку открывали, снова все заряжалось, все работало.
Но луноход ехал по склону кратера и, сдавая назад, зачерпнул немного грунта. Потом крышку закрыли. А когда открыли, грунт равномерно распределился по солнечным панелям, они перестали работать. Луноходу конец.
Японская лунная станция SLIM должна была прилуниться весной этого года, но села вверх двигателями. Станция работает, но переворачиваться она не умеет. Она бесполезна. Досадная ошибка в расчетах.
Человек - многофункциональное существо. Он может и в космос выйти, что-нибудь починить. Он умеет кораблем управлять, проводить исследования.
Если мы говорим про искусственный интеллект, для каждой из этих задач нужен отдельный робот.
Но главное преимущество человека в том, что он умеет ходить. Вы не представляете, насколько это сложная задача для искусственного интеллекта.
Если взять освоение Луны и Марса, там есть пещеры, очень перспективные. Но их надо исследовать.
Робота, который исследует пещеры даже на Земле пока нет. Дело в том, что мы ориентируемся глазами, в пещерах темно. Непонятно, как сделать робота, который сможет в пещерах искать путь.
Космонавты умеют выполнять задачу, используя мелкую моторику. У вас 5 пальцев, в каждом 3 фаланги.
Роботу для каждой фаланги отдельный двигатель нужен. И все они должны синхронно работать. Представляете сколько в мозгу усилия тратится на то, чтобы крутить отвертку.
Сверхмощные мозги не поставить
- Какие роботы работают сейчас в космосе? В космосе успешно работают роботы-манипуляторы. Главная задача, которая ими решается - это стыковка.
Рука Canadарм, её длина 10 метров, стыкует космический аппарат к станции. Его хватают и сверхточно пристыковывают в нужную точку.
Canadарм -2 перемещается по МКС. Кто-нибудь из вас шагал циркулем по бумаге? Вот именно по этому принципу перемещается этот манипулятор, даже складываться пополам.
На российском сегменте установлен манипулятор European Robotic Arm, который делался с Европейским космическим агентством. Он тоже сделан по принципу руки.
- Космонавты выходят в открытый космос, выполняют рутинные вещи: что-то переместить, открутить. Сделать это не просто. Пробуйте взять эспандер в 100 килограмм и 8 часов его сжимать, вы поймете, каково это работать в открытом космосе.
Можно ли космонавта разгрузить? Есть двурукий манипулятор Dextre, у него 27 элементов подвижности. Он может крепиться и перемещаться в разные точки станции.
Вполне справляется, когда надо что-то отвинтить, привинтить, перетаскивать грузы. Он омет сам по себе работать, а может быть скреплен с Canadарм.
На станции огромное количество разных вещей, как на складе.
О том, что туда нужен робот, который как обезьяна передвигается по лианам, постоянно говорит космонавт, руководитель всей пилотируемой программы Сергей Крикалев.
Что придумали? Летающие сферы - астроби, «астропчёлы». Они перемещаются за счёт того, что у них стоит пропеллер. Предполагалось, что они будут использоваться для инвентаризации на станции и собирать данные с разных модулей: какого качества воздух, сколько в нем примесей.
- Мы ищем в космосе жизнь. Сейчас несколько стран взялись за Луну. На Луне нет атмосферы, поэтому там существенные перепады температур, до 200 градусов. Там высокая радиация, микроэлектроника плохо работает. Это надо учитывать.
Индия с миссиями Чандраян сейчас высаживает свои луноходы. Китайцы запускают миссии Чанъэ на Луну, у них луноходики Юйту там работают.
Была миссия Перегрин частной компании, там придумали маленький луноход, примерно 10 см, чтобы не перегревался. Почему нет.
Если взять Луну, там задержка сигнала чуть меньше 2 секунд, расстояние 384 тыс. км. До Марса сигнал идет от 6 до 25 минут.
Представьте, вы оператор марсохода и видите, что робот опасно встал на краю пропасти, вы его предупреждаете об этом. Но только через 25 минут сигнал дойдет до него.
Поэтому задачи управления марсоходами сложные. Там нужны умные системы, умеющие многое делать в автоматическом режиме.
Самая умная сейчас машина в космосе - марсоход Perseverance. Он был запущен в 2020 году. В 2021 приземлился на Марс.
Размеры Perseverance от колеса до верхушки камеры примерно три с лишним метра. При этом частота микропроцессора всего лишь 700 МГц, оперативная память - 128 гигабайт, меньше, чем в любом смартфоне.
Почему мы не можем туда поставить сверхмощные мозги, как в каком-нибудь игровом компьютере? Самая большая проблема в энергопотреблении.
На Марсе нет электростанций, розеток, интернета. Мы везем с собой загадочный РИТЭК. Это маленький ядерный реактор - радиоизотопный термоэлектрический генератор.
Он вырабатывает всего 110 Вт. А чайник у вас дома - где-то 1200−1500 Ватт, то есть он в 10 раз менее мощный, чем чайник.
У Perseverance много приборов. Марсоход умеет перерабатывать углекислый газ, который есть на Марсе, в кислород.
На нем установлены приборы, которые позволяют сканировать поверхностный и подповерхностный слой, чтобы искать лед, приборы, которые позволяют изучать камни, их химический состав, есть даже вертолётик Ingenuity.
На Марсе углекислый газ, но важно, что вертолётику есть за что зацепиться пропеллером, поэтому он там летает нормально.
У Perseverance стоит 7 камер стоит, отдельный микрофон, который не только прослушивает атмосферу Марса, но и работу всех своих систем.
Летом марсоход Perseverance нашел в недрах грунта Марса лёд. Жизнь не может быть без воды, а если есть лёд, то, возможно, и вода была
Кроме того, марсоход исследовал булыжники и обнаружил там странные химические вещества, которые на Земле образуются в результате жизнедеятельности бактерий.
Интересно, что человек на это мог бы не обратить внимания, но за счет того, что марсоход имеет разные датчики, такое возможно.
Но проблема в том, что у Perseverance есть сверло для взятия проб грунта, и туда попали камушки. Теперь сверло не выходит на полную длину. Человек мог бы выкинуть камни, робот этого не умеет. Функционал теперь ограничен.
А как исследовать астероид? Он маленький, у него нет гравитации. То есть, посадка на астероид - это прилет, касание, удар и отлет назад. Это как вы подносите сверло, оно ударяется в стену и отскакивает. И чтобы в космос улететь достаточно небольших скоростей.
Как крепиться к вертикальной стене? На самом деле, каким-то образом же камни лежат на поверхности астероида. То есть какая-то мелкая гравитация там есть. Она очень несущественная, но камушки к себе притягивает.
И сделали очень маленького робота. Внутри у него стоит такая раскручивающаяся штука, типа юлы. Если вы юлу раскрутите достаточно сильно, она может даже подпрыгнуть от земли и вернуться назад.
Тот же эффект используют здесь. За счет этого робот может подлететь надо поверхностью и перепрыгнуть в какую-то точку. Это немецкий робот «Минерва», его доставили японцы на астероид Рюгу.
