Minerale descoperite cu ajutorul inteligentei artificiale

Cercetătorii folosesc inteligența artificială pentru a identifica minerale în rocile studiate de roverul Perseverance

O echipă de cercetători visează să exploreze planetele cu ajutorul unor nave spațiale „inteligente” care știu exact ce date să caute, unde să le găsească și cum să le analyzeze. Deși transformarea acestei viziuni în realitate va dura ceva timp, avansurile realizate cu roverul Marte Perseverance al NASA oferă pași promițători în această direcție.

Timp de aproape trei ani, misiunea roverului a testat o formă de inteligență artificială care caută minerale în rocile Planetei Roșii. Acest lucru marchează prima dată când AI a fost folosit pe Marte pentru a lua decizii autonome pe baza analizei în timp real a compoziției rocilor.

Software-ul susține PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry), un spectrometru dezvoltat de Laboratorul de Propulsie al NASA din California de Sud. Prin cartografierea compoziției chimice a mineralelor de-a lungul suprafeței unei roci, PIXL permite oamenilor de știință să determine dacă roca s-a format în condiții care ar fi putut fi favorabile vieții microbiene în trecutul antic al lui Marte.

Numită „eșantionare adaptivă”, software-ul poziționează autonom instrumentul aproape de o țintă de rocă, apoi examinează scanările PIXL ale țintei pentru a găsi mineralele demne de examinare mai profundă. Totul se face în timp real, fără ca roverul să comunice cu controlorii misiunii de pe Pământ.

„Folosim AI-ul PIXL pentru a ne concentra pe știința cheie”, a spus investigatorul principal al instrumentului, Abigail Allwood de la JPL. „Fără acesta, ai vedea un indiciu al ceva interesant în date și apoi ar trebui să rescanăm roca pentru a o studia mai mult. Acest lucru permite PIXL să tragă o concluzie fără ca oamenii să examineze datele.”

Datele provenite de la instrumentele Perseverance, inclusiv PIXL, ajută oamenii de știință să determine când să foreze un nucleu de rocă și să-l sigileze într-un tub metalic de titan astfel încât, împreună cu alte mostre de înaltă prioritate, să poată fi aduse pe Pământ pentru studii suplimentare în cadrul campaniei de returnare a mostrelor de pe Marte a NASA.

Eșantionarea adaptivă nu este singura aplicație a AI pe Marte. La aproximativ 3700 de kilometri de Perseverance se află roverul Curiosity al NASA, care a pionierat o formă de AI care îi permite roverului să zapeze autonom rocile cu un laser în funcție de forma și culoarea acestora. Studiind gazul care se arde după fiecare zăpăceală cu laser, se dezvăluie compoziția chimică a rocii. Perseverance dispune și ea de această abilitate, precum și de o formă mai avansată de AI care îi permite să navigheze fără direcție specifică de pe Pământ. Ambele rovere se bazează încă pe zeci de ingineri și oameni de știință pentru a planifica setul zilnic de sute de comenzi individuale, dar aceste smarts digitale ajută ambele misiuni să facă mai mult în mai puțin timp.

„Ideea din spatele eșantionării adaptive a PIXL este să ajute oamenii de știință să găsească acul în carul de fân al datelor, eliberând timp și energie pentru a se concentra pe alte lucruri”, a spus Peter Lawson, care a condus implementarea eșantionării adaptive înainte de a se retrage de la JPL. „În cele din urmă, ne ajută să strângem știința cea mai bună mai repede.”

AI-ul îi ajută pe PIXL în două moduri. În primul rând, poziționează instrumentul la locul potrivit odată ce instrumentul este în apropierea unei ținte de rocă. Situat la capătul brațului robotic al lui Perseverance, spectrometrul se află pe șase picioare robotice mici, numite un hexapod. Camera PIXL verifică repetat distanța dintre instrument și o țintă de rocă pentru a ajuta la poziționare.

Variațiile de temperatură pe Marte sunt suficient de mari încât brațul lui Perseverance se va dilata sau contracta cu o cantitate microscopică, ceea ce poate deregla ținta PIXL. Hexapodul ajustează automat instrumentul pentru a-l apropia excepțional de mult fără a intra în contact cu roca.

„Trebuie să facem ajustări la nivelul micrometrilor pentru a obține acuratețea de care avem nevoie”, a spus Allwood. „Se apropie suficient de mult de rocă încât să ridice părul de pe spatele unui inginer.”

Odată ce PIXL este în poziție, un alt sistem AI primește șansa să strălucească. PIXL scanează o zonă de dimensiunea unui timbru poștal a unei roci, trimitând un fascicul de raze X de mii de ori pentru a crea o grilă de puncte microscopice. Fiecare punct dezvăluie informații despre compoziția chimică a mineralelor prezente.

Mineralele sunt cruciale pentru a răspunde la întrebări cheie despre Marte. În funcție de rocă, oamenii de știință ar putea căuta carbonați, care ascund indicii despre cum apa ar fi putut să formeze roca, sau ar putea căuta fosfați, care ar fi putut oferi nutrienți pentru microbii, dacă au fost prezenți în trecutul marțian.

Nu există mod pentru oamenii de știință să știe în avans care dintre cele sute de zăpăceală cu raze X va scoate la iveală un mineral anume, dar atunci când instrumentul găsește anumite minerale, poate opri automat pentru a aduna mai multe date – o acțiune numită „rezidare îndelungată”. Pe măsură ce sistemul se îmbunătățește prin învățarea automată, lista de minerale asupra cărora PIXL poate să se concentreze cu o rezidare îndelungată crește.

„PIXL este un fel de briceag elvețian, deoarece poate fi configurat în funcție de ceea ce caută oamenii de știință într-un moment dat”, a spus David Thompson de la JPL, care a ajutat la dezvoltarea software-ului. „Marte este un loc minunat pentru a testa AI-ul, deoarece avem comunicații regulate în fiecare zi, dându-ne ocazia să facem ajustări pe parcurs.”

Când viitoarele misiuni călătoresc mai adânc în sistemul solar, ele vor fi în afara contactului mai mult timp decât sunt misiunile actuale pe Marte. De aceea există un interes puternic în dezvoltarea autonomiei mai mari pentru misiuni pe măsură ce rovesc și conduc știință în beneficiul omenirii.

Un obiectiv cheie al misiunii Perseverance pe Marte este astrobiologia, inclusiv căutarea semnelor de viață microbiană antică. Roverul va caracteriza geologia planetei și climatul său trecut, va deschide calea pentru explorarea umană a Planetei Roșii și va fi prima misiune care va colecta și va sigila rocile și regolitul marțian (roci și praf spart).

Misiunile subsecvente ale NASA, în cooperare cu ESA (Agenția Spațială Europeană), vor trimite nave spațiale pe Marte pentru a colecta aceste mostre sigilate de la suprafață și pentru a le aduce pe Pământ pentru analize în profunzime.

Misiunea Perseverance Mars 2020 face parte din abordarea de explorare de la Lună la Marte a NASA, care include misiunile Artemis pe Lună care vor ajuta la pregătirea pentru explorarea umană a Planetei Roșii.

JPL, care este gestionat pentru NASA de Caltech în Pasadena, California, a construit și administrează operațiunile roverului Perseverance.

Acest titlu a fost scris de inteligență artificială Chat GPT, unele date pot fi incorecte. Pentru stirea originala, verificati sursa: Link catre sursa

Sursa si foto: NASA