مع عمليات القمر الصناعي الضخمة مثل STARLINK من SpaceX التي تنشر الآلاف من المركبات الفضائية ، أصبحت مراقبة صحتها تحديًا هائلاً. لا يمكن أن تتوسع الطرق التقليدية بسهولة للتعامل مع مستوى الصوت ، ويمكن أن يكلف فشل واحد الملايين.
جيمس ميرفي ، الرائدة في هندسة AI في شركة Réaltra Space Systems ، من AI Sace Technology Systems ، يتناول هذا من خلال تدريس الذكاء الاصطناعي لاكتشاف إخفاقات الأقمار الصناعية قبل حدوثها. تعمل طرز الذكاء الاصطناعى الخفيفة الوزن مباشرة على المركبة الفضائية ، حيث تصطاد علامات تحذير خفية مع تقليل عنق الزجاجة بين الفضاء والأرض.
مورفي ، الذي حاصل على درجة الدكتوراه في التعلم الآلي لاكتشاف شذوذ القمر الصناعي ، عملت على أنظمة الكاميرات لشركة Ariane Rockets في أوروبا التي التقطت صورًا مبدعة لفصل Telescope James Webb Space. إنه يتعاون أيضًا مع الدكتور نورا باتن ، من المتوقع أن يصبح أول شخص في أيرلندا في الفضاء.
شركة سريعة تحدثت مع مورفي حول منع كوارث الفضاء ، والمركبة الفضائية المستقلة ، وما يخطئ الخيال العلمي حول الذكاء الاصطناعي في الفضاء. تم تحرير المحادثة للطول والوضوح.
ما هو بالضبط اكتشاف شذوذ القمر الصناعي ولماذا هو أمر بالغ الأهمية لمهام الفضاء الحديثة؟
الكشف عن شذوذ القمر الصناعي هو عملية تحديد سلوك غير عادي أو غير متوقع في أنظمة القمر الصناعي ، مثل الطاقة أو الاتصالات أو المستشعرات. يمكن أن تنجم هذه الحالات الشاذة عن أخطاء البرامج أو فشل الأجهزة أو العوامل البيئية مثل الإشعاع. يعد اكتشافها مبكرًا أمرًا بالغ الأهمية لأن الأقمار الصناعية تعمل في بيئات قاسية وبعيدة حيث لا يمكن الصيانة. يمكن أن يتصاعد خطأ صغير بسرعة إلى فشل نهاية المهمة. تساعد أنظمة اكتشاف الشذوذ المشغلين على اكتشاف المشكلات والتصحيح قبل أن تصبح خطيرة ، مما يضمن أن تظل الأقمار الصناعية وظيفية وآمنة وموثوقة.
كيف يمكن لنموذج الذكاء الاصطناعي التقاط فشل ساتلي محتمل قبل حدوثه؟
تخيل أن بطارية القمر الصناعي تتحلل ببطء بسبب دورات الشحن المتكررة. عادةً ما يراقب المهندسون مستويات الجهد ودرجة الحرارة ، ولكن قد تكون علامات التحذير الدقيقة باهتة للغاية بحيث لا يمكن للبشر ملاحظة. يتعلم نموذج الذكاء الاصطناعي ، الذي تم تدريبه على سنوات من بيانات القياس عن بُعد الأقمار الصناعية ، كيف يبدو سلوك البطارية الصحي.
في يوم من الأيام ، يكتشف زيادة طفيفة ولكن ثابتة في درجة الحرارة أثناء الشحن ، على الرغم من أنها لا تزال ضمن حدود آمنة. يعلن النموذج هذا باعتباره شذوذ. التحقيق في المهندسين واكتشاف العلامات المبكرة للهروب الحراري. يقومون بضبط جدول طاقة القمر الصناعي ، مما يمنع فشل البطارية المحتمل الذي كان يمكن أن يشل المهمة.
مع SpaceX والأصل الأزرق والشركات الأخرى التي توسع عمليات الفضاء بسرعة ، كيف تؤثر الذكاء الاصطناعى على المشهد التنافسي؟
الذكاء الاصطناعي هو تمكين الحكم الذاتي وقابلية التوسع. من خلال عمليات النشر الضخمة مثل SPACEX’s Starlink و Amazon’s Kuiper التي تنشر الآلاف من الأقمار الصناعية ، يصبح عبء العمل على المشغلين البشريين ساحقًا.
يقلل اكتشاف الشذوذ الذي يحركه AI من هذا العبء من خلال مراقبة القياس عن بعد بشكل مستمر ، والسلوك غير المعتاد ، وحتى بدء الاستجابات الآلية. يتيح ذلك للمشغلين التركيز على المشكلات الحرجة بدلاً من غربلة البيانات الروتينية. من خلال الحفاظ على الموثوقية عبر أساطيل كبيرة مع الحد الأدنى من الرقابة البشرية ، لا يضمن الذكاء الاصطناعي نجاح المهمة على نطاق واسع فحسب ، بل يمنح كل من اللاعبين الرئيسيين والشركات الناشئة ميزة تنافسية في إدارة أنظمة الفضاء المعقدة.
لقد عملت على جعل نماذج الذكاء الاصطناعي خفيفة الوزن بما يكفي لتشغيلها مباشرة على الأقمار الصناعية. لماذا هذا مهم لصناعة الفضاء ، وما هي مزايا العمل التي تخلقها؟
تشغيل نماذج الذكاء الاصطناعى مباشرة على الأقمار الصناعية لأنها تتيح اتخاذ القرارات في الوقت الفعلي وتتغلب على عنق الزجاجة الرئيسي في بعثات الفضاء: نقل البيانات المحدود.
تقوم الأقمار الصناعية بإنشاء بيانات أكثر بكثير مما يمكنه إرساله إلى الأرض بسبب قيود ميزانية الارتباط الصارمة ، والتي تحد من عرض النطاق الترددي والطاقة ووقت الاتصال. من خلال معالجة البيانات على متن الطائرة ، يمكن لـ AI تصفية وتحليل وتحديد أولويات الأفكار الأكثر قيمة قبل الإرسال. هذا يضخم البيانات القابلة للاستخدام للنماذج ، وسرعات أوقات الاستجابة ، وخفض التكاليف التشغيلية.
ومع ذلك ، هناك مفاضلات. تتطلب نماذج الذكاء الاصطناعى الأكثر تعقيدًا عادةً أجهزة أكثر قوة وعطورة للطاقة ، والتي تشكل قيودًا رئيسية في الفضاء. يركز عملي على تصميم نماذج خفيفة الوزن وفعالة مُحسّنة للبيئات المقيدة ، وموازنة الأداء والقوة. يتيح ذلك الأقمار الصناعية تشغيل نماذج الذكاء الاصطناعي في المدار دون تجاوز ميزانيات الطاقة ، مما يتيح النشر على البعثات الأصغر.
ما هي البيانات التي تظهر تأثير هذه التقنية الجديدة حتى الآن؟
من الصعب التوصل إلى أرقام حتى الآن ، لأنه يبدو أنك طورت أول جهاز iPhone. هل ستقلع ، أم أنها لن تفعل ذلك؟ هل أموالك على Apple أو Nokia؟ إنها قفزة للأجيال ، لكنها تتطلب هذا المستوى من الثقة داخل المجتمع.
من حيث الوقت والتوفير الأموال ، فأنت تبحث عن توفير في التكاليف بنسبة 90 ٪ عندما يتعلق الأمر بعمليات المهمة.
أنت تعمل عن كثب مع المرأة التي من المتوقع أن تكون أول شخص في أيرلندا في الفضاء. كيف تتعاون ، ماذا تعلمت من ذلك ، وماذا يعني لدور أيرلندا في اقتصاد الفضاء العالمي؟
كان العمل مع الدكتور نورا باتن تجربة ملهمة بشكل لا يصدق. يركز تعاوننا على ترجمة تكنولوجيا الفضاء المعقدة ، مثل أنظمة الأقمار الصناعية التي تدعم الذكاء الاصطناعي ، إلى فرص التوعية الملموسة والتعليم والابتكار. يجلب الدكتور باتن منظورًا قويًا مواجهة للجمهور وفهم عميق للجانب البشري لضوء الفضاء ، بينما أساهم من جانب التصميم التقني وتصميم المهمة.
ما تعلمته هو أهمية توصيل التقنيات المتقدمة بطرق تثير وإشراك الناس خارج قطاع الفضاء. إنها أيضًا إشارة إلى أن أيرلندا تدخل دورًا أكثر وضوحًا في اقتصاد الفضاء العالمي ، ليس فقط كمساهم ، ولكن كقائد في المناطق المتطورة مثل الذكاء الاصطناعي ومساحة الفضاء البشرية. هذا التوسع في صناعة الفضاء في أيرلندا قد جلب أيضًا المزيد من الفرص التجارية لشركات مثل Réaltra.
هل تتطلع إلى الأمام من 5 إلى 10 سنوات ، كيف ترى منظمة العفو الدولية تؤثر على استكشاف الفضاء؟ ما هي القدرات الجديدة التي قد نتوقع رؤيتها؟
أعتقد أننا سنرى المركبات الفضائية مع استقلالية أكبر بكثير ، مدفوعة بأنظمة الذكاء الاصطناعى القادرة على التكيف مع ظروف غير متوقعة دون انتظار تعليمات من الأرض. سيكون هذا ضروريًا لمهام الفضاء العميق ، حيث تجعل تأخيرات الاتصالات من السيطرة على الإنسان غير عملي.
ستقوم الذكاء الاصطناعى بإدارة عمليات القمر الصناعي الضخمة ، وتحسين تدفقات البيانات ، واكتشاف الحالات الشاذة والاستجابة لها على نطاق واسع. ستصبح معالجة العلوم على متنها قياسيًا ، مما يحول بيانات المستشعر الخام إلى رؤى قابلة للتنفيذ قبل أن ترتبط على الإطلاق. في نهاية المطاف ، أعتقد أن الذكاء الاصطناعى سيكون بمثابة “طيار مشارك” لبعثات الفضاء-مما يؤدي إلى استكشاف أكثر ذكاءً وأسرع وأكثر فعالية من حيث التكلفة ، ويسمح لنا بالذهاب إلى أبعد من أي وقت مضى.
ما هي العوامل الأكثر أهمية في دور الذكاء الاصطناعي في الفضاء؟
شيء أقوم به دائمًا حول الذكاء الاصطناعي للمساحة هو الجدارة بالثقة. بينما نتحرك نحو المزيد من المركبات الفضائية ذاتية الحكم واتخاذ القرارات على متن الطائرة ، تصبح الثقة بنفس أهمية الأداء. يجب أن تكون هذه الأنظمة موثوقة ، وتفسيرها ، ومرونة في حالات السلوك أو الحافة غير المتوقعة.
لا يكفي أن يعمل نموذج الذكاء الاصطناعي في ظروف المختبر ، ويجب أن يثبت نفسه في بيئات قاسية لا يمكن التنبؤ بها مع عدم وجود مجال للخطأ. إن بناء تلك الثقة ، من خلال الشفافية والاختبار والمتانة ، هو ، في رأيي ، أحد أهم التحديات التي تواجه مستقبل الذكاء الاصطناعي للفضاء.
ما هو أكبر اعتقاد خاطئ لدى الناس حول الذكاء الاصطناعي في الفضاء ، وما هو الواقع الذي سيفاجئهم أكثر؟
أكبر اعتقاد خاطئ هو أن الذكاء الاصطناعي في الفضاء لا يزال مفهومًا مستقبليًا ، أو أنه يتطلب روبوتات عاطفية مثل تلك الموجودة في الخيال العلمي. في الواقع ، ما الذي يفاجئ معظم الناس هو مدى انتشار الذكاء الاصطناعي بالفعل في صناعة تقليديًا تقليديًا عن منحنى التكنولوجيا.
من الإرساء المستقل على المحطة الفضائية الدولية إلى أقمار مراقبة الأرض التي تحلل البيانات في الوقت الفعلي ، وحتى الطائرات بدون طيار التي تستكشف المريخ ، فإن الذكاء الاصطناعى نشط بالفعل عبر النظام الشمسي.
ما الذي حصل عليه الخيال العلمي حول دور الذكاء الاصطناعى في السفر إلى الفضاء ، وما الذي أخطأ ، وأين تستلهم من ما وراء ساحة الأبحاث الخاصة بك؟
على الرغم من أننا ما زلنا بعيدًا عن وجود HAL 9000 على متن الطائرة ، إلا أن الخيال العلمي كان دقيقًا بشكل ملحوظ في التنبؤ بظهور الحكم الذاتي في السفر إلى الفضاء. واحدة من أفضل الأمثلة في العالم الحقيقي هي الطائرات بدون طيار براعة ناسا على المريخ.
بفضل الحكم الذاتي الذي يحركه الذكاء الاصطناعي ، قامت بمسح أكثر من التضاريس أكثر من جميع المريخ روفرز مجتمعة ، دون سيطرة بشرية في الوقت الحقيقي. هذا النوع من الحكم الذاتي ضروري عند التعامل مع تأخيرات الاتصال أو نوافذ الاتصال المحدودة. علاوة على ذلك ، تلعب الذكاء الاصطناعى دورًا متزايدًا في الإرساء المستقل ، وحتى إزالة الحطام الفضائي.
عندما يكون الخيال العلمي غالبًا ما يخطئ في افتراض أن الذكاء الاصطناعى يجب أن يكون عنيفًا تمامًا ليكون مفيدًا. في الواقع ، فإن الضيقة الضيقة ، المصممة لمهام محددة ، تعمل بالفعل على تحويل مهام الفضاء.
