宇宙探査における人工知能の驚くべき7つの応用

宇宙探査は人類の最も挑戦的で刺激的な取り組みの一つです。これには、科学的知識、技術革新、そして人間の勇気の組み合わせが必要です。しかし、宇宙の広大で未知の領域に人間や宇宙船を送り込むには、多くの制限とリスクが伴います。だからこそ、人工知能 (AI) は新しい世界を発見し、視野を広げるために不可欠なのです。

人工知能は、推論、学習、意思決定、問題解決など、通常は人間の知能を必要とするタスクを実行できる機械やシステムの作成を目指すコンピューター サイエンスの分野です。人工知能は、これらの課題の一部を克服し、宇宙探査の機会を増やすのに役立ちます。宇宙探査における AI の驚くべき応用例を 7 つご紹介します。

1. 宇宙飛行士アシスタント

人工知能は、システムの監視、機器の制御、実験の実施、同行の提供など、宇宙飛行士が宇宙船や宇宙ステーション上でさまざまなタスクを完了するのに役立ちます。たとえば、CIMON は音声と顔認識を通じて国際宇宙ステーション (ISS) の宇宙飛行士と対話できる AI アシスタントです。 CIMON は宇宙飛行士の手順を支援したり、質問に答えたり、音楽を演奏したりすることができます。もう 1 つの例は、危険な任務や日常的な任務で宇宙飛行士と一緒に作業したり、宇宙飛行士の代わりに作業したりできるヒューマノイド ロボットの Robonaut です。

2. タスクの設計と計画

AI は、過去のミッションやシミュレーションからの大量のデータを活用して、宇宙ミッションをより効率的に設計および計画するのに役立ちます。 AI は、打ち上げ日、軌道、ペイロード、予算などのミッションパラメータを最適化することもできます。たとえば、ESA は、ミッションアナリストが遺伝的アルゴリズムを使用して惑星間軌道を設計するのに役立つ MELIES と呼ばれる AI システムを開発しました。

3. 宇宙船の自律性

人工知能により、宇宙船は人間の介入や地球からの通信に頼ることなく自律的に動作できるようになる可能性がある。これは、通信の遅延が深刻になる可能性がある深宇宙ミッションに特に役立ちます。人工知能は、宇宙船の航行、障害物の回避、変化する環境への適応、緊急事態への対応に役立ちます。たとえば、NASA の 2020 年の火星探査車パーセベランスは、Terrain Relative Navigation と呼ばれる AI システムを使用して火星表面の画像を分析し、それに応じて着陸場所を調整します。

4. データ分析

AI は、画像、信号、スペクトル、テレメトリなど、宇宙ミッションで収集された膨大な量のデータを分析するのに役立ちます。 AI は人間よりも速く正確にデータを処理できるため、人間が見逃す可能性のあるパターンや異常を発見できます。たとえば、NASA のケプラー宇宙望遠鏡は、ニューラル ネットワーク ベースの AI システムを使用して、太陽系外惑星の通過信号を検出することで新しい太陽系外惑星を発見しています。

5. 宇宙通信

AI は宇宙船と地球の間、または宇宙船同士の通信の改善に役立つ可能性があります。 AI は通信の帯域幅、周波数、電力、変調を最適化できます。 AI は、エラーや干渉を検出して修正することで、通信リンクのセキュリティと信頼性を高めることもできます。たとえば、NASA の Deep Space Network では、通信アンテナの状態と可用性を監視および予測する Deep Space Network と呼ばれる AI システムを使用しています。

6. 宇宙ゴミ除去

AIは、地球を周回して宇宙船の運用に脅威を与える機能不全または廃棄された物体である宇宙ゴミの問題を軽減するのに役立つ可能性があります。 AI は、レーダーや光学データを使用して宇宙ゴミを追跡し、カタログ化するのに役立ちます。 AI は、ロボット アームやネットワークを使用して宇宙ゴミを除去したり軌道から外したりするミッションの設計と制御にも役立ちます。たとえば、ESA の E.Deorbit ミッションでは、ロボット アームを使用して機能停止した衛星を自律的に捕捉できる AI システムを使用する予定です。

7. 宇宙生物学

AI は、生物またはその産物の存在を示すバイオシグネチャー、つまりバイオマーカーを使用することで、地球外生命の兆候の探索に役立つ可能性があります。人工知能は、物理的および化学的特徴を分析することで、居住可能な惑星や衛星を特定するのに役立ちます。 AI は分光法や顕微鏡法を使って生命体の可能性を検出するのにも役立つ可能性があります。たとえば、NASA の Dragonfly ミッションでは、AI システムを使用してドローンのような回転翼航空機を土星の衛星タイタンの上空に飛ばし、サンプルを収集して生命誕生前の化学反応の兆候を探す予定です。