Nieuwe kunstmatige-intelligentietechnologie kan de fysieke foutdiagnose in ruimtevaartuigen en ruimtevluchtsystemen versnellen, het verbeteren van de missie-efficiëntie door uitvaltijd te verminderen.

Onderzoek naar kunstmatige intelligentie voor veerkracht van ruimtevaartuigen (RAISR) is software die is ontwikkeld door Pathways-stagiaire Evana Gizzi, die werkt bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Met RAISR, kunstmatige intelligentie kan fouten in realtime diagnosticeren in ruimtevaartuigen en ruimtevluchtsystemen in het algemeen.

"Het ruimtevaartuig dat een storing meldt, is als een auto met een controlelampje aan, " zei Gizzi. "Je weet dat er een probleem is, maar kan niet noodzakelijk de oorzaak verklaren. Dat is waar het RAISR-algoritme om de hoek komt kijken, diagnose van de oorzaak als een losse gasdop."

Direct, het vermogen om conclusies te trekken over wat er gebeurt die verder gaan dan de traditionele 'als-dan-anders'-foutbomen is iets dat alleen mensen kunnen doen, zei Gizzi.

De huidige diagnose van de foutenboom hangt af van het feit dat de fysica eenvoudig is en al bekend is bij ingenieurs en wetenschappers. Bijvoorbeeld, als de temperatuur van een instrument te laag wordt, het ruimtevaartuig kan deze situatie detecteren en verwarmingen inschakelen. Als de stroom in een lijn piekt, het ruimtevaartuig kan werken om het aanstootgevende circuit te isoleren. In beide gevallen, het ruimtevaartuig weet gewoon dat als 'A' gebeurt, antwoord door "B" te doen. Wat het ruimtevaartuig niet kan doen, is uitzoeken wat deze gebeurtenissen heeft veroorzaakt. vooral in onverwachte foutgevallen:of het ruimtevaartuig de schaduw van de aarde binnenging of een micrometeoroïde een circuit heeft beschadigd.

Dit soort conclusies vereist het vermogen om een ​​logische reeks niet-triviale gevolgtrekkingen te volgen - zoiets als menselijk redeneren, zei Gizzi. De kunstmatige intelligentie (AI) kan zelfs de verlaagde temperatuur van het ruimtevaartuig in verband brengen met een storing in het interne warmteregelsysteem:een voorbeeld van een meer catastrofale fout.

Het doorverwijzen van dergelijke fouten naar een mens op de grond kost niet alleen tijd, maar kost waardevolle middelen in termen van communicatienetwerken en bandbreedte voor kleinere missies in een baan om de aarde, of zelfs voor het verkennen van verre planeten, waar de bandbreedte naar controllers op aarde wordt beperkt door de afstand.

In andere omstandigheden, zoals een baan achter een andere planeet of de maan, contact is gewoon niet beschikbaar. Computers blinken ook uit boven menselijke controllers wanneer een juiste gevolgtrekking extreem snel moet worden gedaan met behulp van verschillende ongelijksoortige soorten gegevens.

In de huidige stadia, RAISR zou het ruimtevaartuig op geen enkele manier actief besturen, maar vergemakkelijkt de diagnose door associaties te vinden die een mens kan missen.

Michaël Johnson, de hoofdtechnoloog van het directoraat Engineering en Technologie bij Goddard, zei dat de huidige veilige modi kostbare tijd verspillen omdat het verzamelen van wetenschappelijke gegevens stopt, terwijl een technologie die een fout kan diagnosticeren en verhelpen, kan leiden tot een snellere terugkeer naar de normale vluchtuitvoering.

RAISR gebruikt een combinatie van machine learning en klassieke AI-technieken. Hoewel op machine learning gebaseerde technieken bijzonder nuttig kunnen zijn bij het diagnosticeren van fouten, de prestaties ervan zijn afhankelijk van het hebben van een grote hoeveelheid uiteenlopende gegevens, Gizzi zei, en lost daarom meestal fouten op die in het verleden zijn opgetreden. Met anomalieën, die fouten zijn die nog nooit zijn ervaren, er zijn gewoonweg niet genoeg gegevens om goed te redeneren met op machine learning gebaseerde technieken. Dat is waar klassieke AI om de hoek komt kijken, Gizzi zei, redeneren vergemakkelijken in meer gecompliceerde situaties die geen eerdere gegevens hebben om beslissingen te nemen.

Gizzi's technologie helpt om verbindingen te maken die buitengewoon moeilijk door mensen gemaakt kunnen worden, zei Conrad Schiff, een assistent-chef voor technologie in de software-engineeringdivisie bij Goddard.

"Het is niet alleen een geautomatiseerd systeem, "Zei Schiff. "Het is een autonoom systeem dat probeert te onthullen hoe het tot de 'whodunit' is gekomen." zodat we allemaal kunnen zien wie schuldig is aan moord - dat is hier hetzelfde principe. Het begrijpt deze associaties, het helpt ons de redenering te begrijpen om tot de conclusie te komen."

RAISR maakt een betere verzameling van gegevens en observaties mogelijk door de middelen te verminderen die nodig zijn voor het onderhoud van de systemen zelf, voegde Schiff toe. "Het is minder glamoureus, het is ruiger, maar het zorgt ervoor dat de gezondheid en veiligheid van het ding dat de gegevens produceert zo goed mogelijk wordt gehandhaafd."

In het algemeen, AI kan fungeren als een extra brein in het ruimtevaartuig.

"Je haalt een ingenieur of een wetenschapper uit het lab en stopt een vereenvoudigde kopie van hen in het ruimtevaartuig, zodat ze ter plekke intelligente beslissingen kunnen nemen, ' zei Johnson.

De volgende stappen van RAISR omvatten een demonstratie op een kleine satellietmissie, Gizzi zei, waar het realtime diagnosebeslissingen kan nemen om te vergelijken met grondcontrole.

Naarmate meer missies AI-technieken gebruiken, Johnson zei, testbenaderingen moeten mogelijk verschuiven. Strenge protocollen die elk mogelijk scenario testen, zijn mogelijk niet van toepassing. Dat, gecombineerd met de culturele verschuiving van probleemoplossing vanaf de grond naar het zelf oplossen van problemen door de systemen in de baan, maakt het plaatsen van AI in ruimtevaartuigen een incrementele reis, hij zei.

"Als ik denk aan ruimtevluchten, het is een doelwit voor autonome systemen die gewoon logisch is, Johnson zei. "De echte sprong doet zich voor wanneer we verder gaan dan automatisering naar autonomie, van programmeerstappen waarvan je weet dat het zal gebeuren dat het systeem voor zichzelf begint te denken. Wanneer je de diepe ruimte ingaat, er zullen dingen zijn waarvoor je niet hebt geprogrammeerd. De behoefte is er echt."