新的人工智能导航可以防止太空碰撞

放大字体  缩小字体 2022-01-20 07:31  浏览次数:

New AI navigation prevents crashes

坏了的卫星叫什么?

今天,它是一件价值数百万美元的危险太空垃圾。

但由辛辛那提大学学生开发的一种新型防撞系统,使工程师们更接近于开发能够修复受损卫星或轨道上的航天器的机器人。

加州大学工程与应用科学学院的博士生Daegyun Choi和Anirudh Chhabra于今年1月在加州圣地亚哥的科学技术论坛和博览会上展示了他们的项目。这是世界上最大的航空航天工程会议,由美国航空航天学会主办。

“我们必须提供可靠的防撞算法,实时运行,供自主系统安全执行任务。因此,我们提出了一种使用可解释的人工智能的新型防撞系统。”

在过去的两年里,他一直在加州大学从事类似的项目,并根据崔的新算法在同行评议的期刊上发表了三篇文章。

加州大学的研究人员在模拟中测试了他们的系统,首先在二维空间中部署机器人。他们选择的数字战场?在一个虚拟超市里,多个自主机器人必须安全地穿梭于货架间,以帮助购物者和员工。

该研究的合著者、加州大学助理教授Donghoon Kim说:“这种情况下,会出现许多自动驾驶汽车在路上遇到的障碍和意外。”

“我们可以在那里看到意想不到的人类行为,并了解我们实际上可以如何预测它们的后续动作,”Kim说。“同样,我们可以测试如何在不造成碰撞的情况下,自主操作这些机器人平台。”

学生们搭建了一个原型,与加州大学设计、建筑、艺术和规划学院的教员一起进行设计和测试,并计划在实验室条件下进行测试。

但这种防撞系统在无人机或飞行汽车的三维空间中同样适用。加州大学的学生在科技大会上展示了他们的三维项目。

New AI navigation prevents crashes美国宇航局发射韦伯太空望远镜。辛辛那提大学的工程师正在开发新的导航系统,以帮助机器人安全地维修或服务轨道上的卫星。信贷:比尔英格尔斯/ NASA

他们计划将其应用于更复杂的环境中,即无摩擦的真空空间中的零重力环境。如果一个自主机器人不小心撞上了一颗它打算修复的卫星,碰撞可能会让机器人、卫星或两者都失控地旋转。

他说:“如果你提供少量的输入,机器人就会永远前进。”“环境确实不同,所以控制是至关重要的。与此同时,我们希望部署多个航天器来支持卫星修复任务。”

工程师们设想部署多个自主机器人来完成维修、维护或组装等协调任务。

“避免碰撞是执行协调任务的基础,但事情没那么简单,”金说。

加州大学的航空航天工程和工程力学系是众多学术、政府和行业领导者之一,他们致力于在轨服务、组装和制造这一问题。这些创新有望延长卫星的寿命,对望远镜进行关键的维修,或提高行星际探索的可行性。

根据行业分析公司BryceTech的数据,卫星在全球3710亿美元的太空经济中约占三分之一。

“这项工作是目前的热门话题之一,”Kim说。“第一步是在指定的空间部署多个代理时避免碰撞。”

加州大学的系统依赖于一种名为可解释AI的人工智能。它使用模糊逻辑,一个依赖于真伪程度而不是二元对错的系统。该系统允许工程师通过遵守的规则来理解输入和输出之间的关系。

“人工智能已经在许多不同的地方得到了应用,但在航空航天工程中应用不多。这是因为航空航天工程非常保守。”

但Kim说,随着他和他的学生们正在开发的防撞系统等技术得到更多验证,这种情况可能会改变。

“新兴的人工智能是基于物理的,而不是仅仅依赖于数据,”金说。“如果我们知道物理行为,我们就可以利用它以及数据,这样我们就可以获得更有意义的信息和可靠的人工智能模型。”

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