Como a inteligência artificial (IA) pode ajudar os astronautas em missões espaciais de longo prazo? Isso é o que estudo recente apresentado no Congresso Astronáutico Internacional de 2024 em Milão, Itália, espera abordar como uma equipe internacional de pesquisadores liderada pelo Centro Aeroespacial Alemão apresenta melhorias para o sistema Mars Exploration Telemetry-Driven Information System (METIS) e como isso poderia ajudar futuros astronautas em Marte a mitigar os problemas de comunicação entre a Terra e Marte, que pode levar até 24 minutos dependendo das órbitas. Este estudo tem potencial para desenvolver tecnologia mais eficiente para missões espaciais de longo prazo além da Terra, especificamente para a Lua e Marte.
Aqui, Universo hoje discute esta incrível pesquisa com Oliver Bensch, que é estudante de doutorado no Centro Aeroespacial Alemão, sobre a motivação por trás do estudo, os resultados mais significativos e estudos de acompanhamento, a importância do uso de ferramentas específicas para aprimorar o METIS e a importância do uso Tecnologia baseada em IA em futuras missões tripuladas. Portanto, qual foi a motivação deste estudo em relação aos assistentes de IA para futuras missões espaciais?
“Os astronautas atuais dependem muito do apoio terrestre, especialmente durante situações inesperadas”, diz Bensch Universo hoje. “Nosso projeto visa explorar novas formas de apoiar os astronautas, tornando-os mais autônomos durante as missões. Nosso foco era disponibilizar uma grande quantidade de dados multimodais, como documentos ou dados de sensores, de maneira fácil e, o mais importante, confiável para os astronautas em linguagem natural. Isto é especialmente relevante quando pensamos em futuras missões espaciais de longa duração, por exemplo, para Marte, onde há uma latência de comunicação significativa.”
Para o estudo, os pesquisadores aprimoraram os algoritmos METIS atuais, uma vez que os atuais Modelos de transformador pré-treinado generativo (GPT) e são conhecidos por produzir erros com base em ambientes específicos onde são implantados. Para combater isso os pesquisadores incorporaram GPTs Geração Aumentada de Recuperação (RAG), Gráficos de conhecimento (KGs)e Realidade Aumentada (AR) com o objetivo de possibilitar mais autonomia aos futuros astronautas sem a necessidade de comunicação constante com estações terrestres terrestres.
O objetivo do estudo era desenvolver um sistema que pudesse melhorar a autonomia, a segurança e a eficiência dos astronautas na condução dos objetivos da missão em missões espaciais de longa duração à Lua ou a Marte. Conforme observado, os atrasos na comunicação entre a Terra e Marte podem chegar a 24 minutos, portanto, a capacidade dos astronautas de tomar decisões no local pode significar a diferença entre a vida e a morte. Portanto, quais foram os resultados mais significativos deste estudo?
“Em nosso projeto, pretendemos integrar documentos, como procedimentos, com dados de sensores ao vivo e outras informações adicionais em nosso Mapa de Conhecimento”, diz Bensch. Universo hoje. “As informações armazenadas e atualizadas ao vivo são então exibidas de forma intuitiva, usando dicas de realidade aumentada e interação de voz em linguagem natural, aumentando a autonomia dos astronautas. Respostas confiáveis são garantidas por backlinks para o Knowledge Graph, permitindo que os astronautas verifiquem as informações, algo que não é possível quando se conta apenas com grandes assistentes baseados em modelos de linguagem, pois eles são propensos a gerar informações imprecisas ou fabricadas.”
Em relação aos estudos de acompanhamento, Bensch diz Universo hoje a equipe está atualmente trabalhando com a Iniciativa de Exploração Espacial do MIT Media Lab e pretende trabalhar com astronautas no Centro Europeu de Astronautas da Agência Espacial Europeia em algum momento de 2025.
Conforme observado, os pesquisadores integraram modelos de transformador generativo pré-treinado (GPT), geração aumentada de recuperação (RAG), gráficos de conhecimento (KGs) e realidade aumentada (AR) com o objetivo de permitir mais autonomia para os astronautas em futuras missões espaciais de longo prazo. . Os GPTs são projetados para servir como uma estrutura para inteligência artificial generativa e foram usados pela primeira vez pela OpenAI em 2018.
Os RAGs ajudam a aprimorar a inteligência artificial generativa, permitindo que o algoritmo insira dados externos e documentação do usuário e são compostos de quatro estágios: indexação, recuperação, aumento e geração. As bases de conhecimento da KG são responsáveis por aprimorar dados por meio do armazenamento de conjuntos de dados conectados e o termo foi usado pela primeira vez pelo lingüista austríaco Edgar W. Schneider em 1972. AR é uma interface de exibição que combina os elementos do mundo virtual e real com o objetivo de imergir o usuário com um ambiente virtual, mantendo ao mesmo tempo o ambiente do mundo real. Portanto, qual foi o significado de combinar RAGs, KGs e AR para produzir este novo sistema?
“Os sistemas RAG tradicionais normalmente recuperam e geram respostas com base em um único documento correspondente”, diz Bensch Universo hoje. “No entanto, os desafios da exploração espacial envolvem frequentemente o processamento de dados distribuídos e multimodais, que vão desde manuais de procedimentos e dados de sensores até imagens e telemetria ao vivo, como temperaturas ou pressões. Ao integrar KGs, enfrentamos esses desafios organizando os dados em uma estrutura interconectada e atualizável que pode acomodar dados em tempo real e fornecer respostas contextualmente relevantes. Os KGs atuam como uma espinha dorsal, ligando diferentes fontes de informação e permitindo que os astronautas tenham acesso a insights coesos e precisos em vários documentos ou tipos de dados.”
Bensch continua: “AR aprimora este sistema ao oferecer interfaces intuitivas e de mãos livres. Ao sobrepor procedimentos, leituras de sensores ou avisos diretamente no campo de visão do astronauta, a AR minimiza a carga cognitiva e reduz a necessidade de mudar o foco entre os dispositivos. Além disso, os recursos de controle de voz permitem que os astronautas consultem e interajam com o sistema naturalmente, agilizando ainda mais a execução de tarefas. Embora cada tecnologia proporcione alguns benefícios individualmente, a sua utilização combinada oferece um valor significativamente maior para os astronautas, especialmente durante missões espaciais de longa duração, onde os astronautas precisam de operar de forma mais autónoma.”
Embora este estudo aborde como a IA poderia ajudar os astronautas em futuras missões espaciais, a IA já está sendo usada em missões espaciais atuais, especificamente na Estação Espacial Internacional (ISS), e inclui IA generativa, robôs de IA, aprendizado de máquina e processadores incorporados. Para robôs de IA, a ISS usa três robôs em forma de cubo de 12,5 polegadas chamados Honey, Queen e Bumble como parte do Programa Astrobee da NASA projetado para auxiliar os astronautas da ISS em suas tarefas diárias. Todos os três robôs foram lançados para a ISS em duas missões em 2019, com Honey retornando brevemente à Terra para manutenção logo após chegar ao posto avançado em órbita e não retornou até 2023.
Cada um movido por um ventilador elétrico, os três robôs realizam tarefas como movimentação de carga, documentação de experimentos e gerenciamento de estoque, além de possuírem um braço suspenso para segurar corrimãos para fins de conservação de energia. O objetivo de longo prazo do programa é ajudar a aprimorar esta tecnologia para uso em missões lunares tripuladas e no Lunar Gateway. Mas quão importante é incorporar a inteligência artificial em futuras missões tripuladas, especificamente em Marte?
“Atualmente, os astronautas são apoiados por uma equipe durante o treinamento e suas missões”, disse Bensch Universo hoje. “As missões a Marte envolvem atrasos significativos, o que dificulta o apoio terrestre durante situações críticas de tempo. Assistentes de IA que fornecem acesso rápido e confiável a procedimentos e dados ao vivo via voz e AR são essenciais para superar esses desafios.”
Como os assistentes de IA ajudarão os astronautas em missões espaciais de longo prazo nos próximos anos e décadas? Só o tempo dirá, e é por isso que fazemos ciência!
Como sempre, continue fazendo ciência e olhando para cima!
