Om de maan of Mars te verkennen, astronauten hebben slimme habitats nodig die het leven ondersteunen en operationeel blijven als ze leeg zijn. Om het ontwerp van autonome systemen voor ruimtehabitats te bevorderen, NASA financiert een multi-universitair onderzoeksinstituut voor ruimtetechnologie genaamd Habitats Optimized for Missions of Exploration, of passender, HUIS.

Mario Berges, universitair hoofddocent civiele en milieutechniek (CEE), leidt het onderzoeksteam van Carnegie Mellon University dat onder auspiciën van HOME werkt. Het is hun taak om volledig situationeel bewustzijn in de habitat mogelijk te maken door het de mogelijkheid te bieden om zijn eigen gegevens te verwerken en te interpreteren en om beslissingsaanbevelingen te doen die kunnen worden doorgegeven aan robotsystemen of worden voorgesteld aan menselijke bewoners.

"De ruimte is hard en fouten kunnen catastrofaal zijn, dus we hebben autonome systemen nodig die erg goed zijn, "Zei Bergés. Een idee dat het team onderzoekt, is de toepassing van kunstmatige intelligentie om apparatuurgegevens te analyseren om het elektriciteitsverbruik in de habitat te begrijpen. Door te weten hoe stroom wordt verbruikt, dan kon de status van alle elektrisch aangedreven systemen in de habitat worden gecontroleerd.

Wetenschappers hebben ervaring met het uitvoeren van data-analyse voor apparatuur op aarde, maar Bergés zei dat we moeten leren hoe we deze kennis kunnen vertalen naar de context van de ruimte en specifiek naar de systemen in deze habitats.

Bijvoorbeeld, op aarde zijn er verschillende airconditioningsystemen en we kunnen bepalen waar mogelijke fouten zijn en hoe ze zich voordoen. Maar in de nieuwe habitats, alle systemen zullen eenmalig zijn.

"Hoe voer je geautomatiseerde foutdetectie en -diagnose uit zonder veel systeemgegevens? Dit is waar AI om de hoek komt kijken, "Zei Bergés. "We hebben machines die vanzelf leren als je ze genoeg gegevens geeft, maar we hebben niet veel machines die kunnen redeneren met bestaande technische kennis, die de hoeveelheid gegevens die ze nodig hebben kunnen verminderen."

Om de hoeveelheid gegevens die nodig zijn om apparatuurstoringen in het hele leefgebied te detecteren, in toom te houden, het team verzamelt elektrische metingen. Deze gegevens worden gedeeld met robotsystemen die deze verwerken en inwerken op de fysieke omgeving, en, in theorie, het leefgebied in staat te stellen zichzelf in stand te houden.

Het CMU-team bestaat uit Bergés, een expert in sensing en data-analyse voor infrastructuur; Burcu Akinci, een CEE-professor en expert in informatiemodellering; en Stephen Smith en Artur Dubrawski van CMU's Robotics Institute, die onderzoek zal leiden naar machine learning en robotsystemen. Het onderzoek van CMU zal bijdragen aan andere projecten die in het instituut lopen.

HOME wordt voor vijf jaar gefinancierd voor ongeveer $ 15 miljoen, en NASA kan aanbevelingen toepassen die van het instituut uitgaan voordat de financieringsperiode afloopt. Volgens Berges, Het onderzoek van CMU zou mogelijk kunnen bijdragen aan het ontwerp van een gateway-station dat in een baan om de maan zal draaien als onderdeel van NASA's deep-space verkenningsplannen.

Bergés gelooft dat civiel ingenieurs een rol zullen spelen bij de verkenning van de ruimte.

"Sinds het begin, civiel ingenieurs waren de beheerders van de infrastructuur die het moderne leven ondersteunt, " zei hij. "Als de mensheid de ruimte in gaat, het is logisch dat civiel ingenieurs daar deel van uitmaken."