Štai kur tikrasis iššūkis algoritmams: „efektyviausias mūsų kompiuteris Marse teturi 133 MHz CPU, 16 MB RAM, tačiau darosi autonomišku“ (Video)

Dabartinę situaciją lėmė tam tikri techniniai apribojimai ir dėl išskirtinės konstrukcijos, ir dėl paskirties: juk marsaeigis „Curiosity“ naudojamas moksliniais tikslais, todėl turi vykdyti iš Žemės perduodamas mokslininkų komandas, rašo wired.com.

Kad ir kaip būtų, tam tikros automatines funkcijas įgalinančios technologijos pritaikytos gana sėkmingai. 2016 metų gegužę NASA pradėjo naudoti autonomines tikslinių objektų aptikimo sistemas AEGIS, leidžiančias aparato „Curiosity“ kameroms automatiškai rasti tyrimams tinkamą teritoriją.

Kaip skelbiama svetainėje „Science Robotics“, per metus pasitelkus sistemą pavyko labai tiksliai, ir svarbiausia, – automatiškai identifikuoti tyrimams tinkamas uolienas. Ši žinia įžiebė daug vilčių ne tik dėl perspektyvos gerokai patobulinti „Curiosity“ funkcijas, susijusias su mokslui vertingų duomenų rinkimu, bet ir dėl autonominių agregatų eksploatavimo kosmose idėjos realumo.

Tiriant Marsą neišvengiamai susiduriama su viena akivaizdžia problema – planeta yra labai toli. Signalų mainai tarp marsaeigio „Curiosity“ ir Žemės trunka net 24 minutes ir tai tik tada, kai jau būna atidarytas ryšio langas. Taigi, operatoriams gana sudėtinga ištisą dieną siuntinėti mandalas ir laukti atsakymų. Kad netektų šitiek gaišti, iš pat ryto jie nusiunčia į „Curiosity“ tam tikrą planą.

Kaip NASA bendrauja su „Curiosity“?

Kai ima temti, marsaeigis nustoja judėti, tačiau kadangi egzistuoja ryšio delsa, iš „Curiosity“ jau nebegali būti išsiųsti duomenys apie buvimo vietą, be to, jis negali priimti instrukcijų, kokias uolas tirti. Vadinasi, gaištamas vertingas mokslinių tyrimų laikas.

AEGIS programa tikslinius objektus padeda aptikti nenaudojant žmonių kontroliuojamų „Curiosity“ valdiklių. Svarbiausiu taikiniu tampa pamatinės uolienos, kadangi jos tvirtai laikosi planetos paviršiuje, toje vietoje, kurioje susiformavo.

„Iš jų galima gauti nemažai kontekstinės informacijos, išsiaiškinti aplinkybes, kurioms esant jos susiformavo, – sako NASA dirbantis vyriausiasis sistemos kūrimo inžinierius Raymondas Francisas. – Be to, atsižvelgiant į aplinkines medžiagas, gali pavykti padaryti ir istorinių įžvalgų.“

Sistema AEGIS puikiai pritaikyta pamatinių uolienų tyrimams. Pirmiausia marsaeigis sukuria atvaizdą, kuris apdorojamas kompiuteriniais peržiūros algoritmais, skirtais kontrastui nustatyti. „Jei aptinkama ryški uždaro tipo figūra, galima manyti, kad pavyko rasti konkretų objektą, – sako R. Francisas. – Tokioje aplinkoje kaip Marso, tai gali būti uolos nuolauža arba koks nors konkretus geologinis objektas.“

Kai aptinkamas tikslinis objektas, marsaeigio priemonė „ChemCam“ nukreipia į jį lazerio spindulių seriją ir išanalizuoja išgarintų medžiagų sudėtį. Būtent tokiu metodu buvo aptiktas ir ištirtas Marso sfinksu pavadintas reljefinis darinys. Verta paminėti, kad technologija veikia pakankamai tiksliai: net 93 proc. atvejų pavyksta aptikti tinkamus ir pageidaujamus tikslinius tyrimų objektus.

Be to, įdiegus AEGIS, pavyksta gauti net 40 proc. išsamesnius „ChemCam“ duomenis. Pastarasis faktas tikrai vertas dėmesio, turint omeny, kad AEGIS veikia ne supergalingiausio „Curiosity“ kompiuterio sistemoje. Tai yra 133 MHz spartos procesorius RAD750, naudojantis tik 16 MB operatyviosios atminties.

Kaip veikia „ChemCam“?

„Tai efektyviausias mūsų eksploatuojamas kompiuteris, todėl privalome riboti apsukas ir taikyti efektyvius algoritmus“, – sako R. Francisas (Negalima nepripažinti, kad šis procesorius itin atsparus – juk veikia tokiomis sąlygomis, kuriomis bet kuris įprastas lustas tuojau pat perdegtų, taigi, su juo tikrai reikia elgtis apdairiai).

Vis dėlto tikrosios „Curiosity“ „smegenys“ tebėra pavaldžios Žemėje dirbantiems mokslininkams. Taip yra neatsižvelgiant į efektyviausius algoritmus ir autonomines funkcijas. „Apskritai, svarbu nepamiršti, kad ši misija – mokslinė, todėl tikrai neieškome pamainos mokslininkų komandai, o veikiau siekiame suteikti jai efektyvesnes priemones, – sako R. Francisas. – Išmanesnis marsaeigis, žinoma, siūlo daugiau galimybių, tačiau jį valdo ne kas kitas kaip mokslininkai.“

AEGIS taikymas gali tapti sektinu pavyzdžiu rengiant būsimas kosmoso misijas. Nors „Curiosity“ atveju visiškas automatizmas ir nėra pageidautinas, siekiant kitokių tikslų jis gali pasiteisinti. Pavyzdžiui, į kalnakasybos srityje naudojamą visureigį panašus aparatas kuo puikiausiai galėtų savarankiškai ieškoti vertingų mineralų.

Be to, kuo toliau pavyksta pasistūmėti Saulės sistemos platybėse, tuo vertingesni taps autonomiškai veikiantys įrenginiai. Jei manote, kad ryšio su Marsu delsa yra didžiulis trukdis, pagalvokite apie galimą ryšį su Plutonu. Pabaigai galima pasakyti, kad autonominės funkcijos tikrai veiksmingos kaip uolienų apdorojimo lazeriais priemonė, bet jos negali pakeisti NASA mokslininkų, kontroliuojančių misijos eigą.