AIは宇宙探査の商業化をどのように推進するのでしょうか?

[[321585]]

現代のコンピュータが誕生するずっと前から、数え切れないほどのSF作品が、宇宙を背景にした人工知能や知能ロボットに関する素晴らしい物語を次々と私たちに届け始めました。 『2001年宇宙の旅』から『スタートレック』の強力なコンピューター、『スターウォーズ』のC3POとR2D2、『銀河ヒッチハイク・ガイド』の超頭脳まで、人工知能と宇宙はロマンチックなSFの世界では欠かせない存在となっているようだ。これらの物語は架空のものですが、そこに描かれた想像力の多くは今日の現実世界に反映されています。本日は、これらの組み合わせの 1 つである、人工知能を使用して宇宙活動の商業化を促進することに焦点を当てます。

AI技術が衛星や宇宙船の製造に貢献

衛星や宇宙船は複雑で非常に高価な装置です。宇宙船の製造プロセスには、常にさまざまな反復的で極めて複雑な作業が含まれており、非常に厳密な精度で実行され、常にほこりのない環境に維持され、あらゆる種類の汚染がほぼ許容されません。現在、AIベースのシステムとロボット技術は機器製造プロセスで広く使用されており、人間を特定のタスクから完全に解放し、コンピューターが組み立てることができない特定の部品の加工に集中できるようになりました。

衛星を組み立てる際、AI技術は物理的なレベルで作業を高速化するだけでなく、プロセス自体を分析し、改善できるかどうかを検討することもできます。さらに、AI テクノロジーは完了した作業をレビューして、すべての操作が期待どおりに行われていることを確認することもできます。最後に、製造プロセスに協働ロボット（「コボット」）を導入すると、クリーンルーム環境に対する人間の活動の影響を軽減するのに役立ちます。

AI強化画像

衛星は毎分何万枚もの画像を生成するため、毎日約 150 TB のデータを処理する必要があります。地球の表面のほぼ隅々まで衛星によってリアルタイムで撮影され、気候や環境の変化に関する包括的なデータが収集されます。 AI技術のサポートがなければ、画像のキャプチャは非常に困難になります。人間にとって、これほど膨大な量の画像を解釈し、理解し、分析することがいかに困難であるかは容易に想像できます。さらに恐ろしいのは、分析プロセスにはさらに多くの補足資料や参考資料が必要になることです。人間の処理速度が遅いため、分析プロセスを完了するために、衛星は同じ場所に何度も戻って追加の写真を撮影することになります。

この点で、ディープラーニングと AI 認識機能は、画像分析を強力にサポートします。このようなソリューションは、宇宙船が撮影した何百万もの画像を素早くスキャンし、画像の内容を分析し、画像内の問題を即座に特定することができます。 AI ツールは人間とは異なり、休憩や睡眠を必要とせず、24 時間体制で高速処理できるため、膨大な量のデータを分析するのに最適です。 AI を使用して地球の画像を撮影すると、新しい写真が必要かどうかを判断するために衛星と地球の間で大量の通信を行う必要がなくなります。これに基づいて、AIテクノロジーは伝送と処理の電力を大幅に節約し、衛星のバッテリー寿命を改善し、画像収集プロセスを高速化します。

衛星は宇宙からの自然災害の分析にも使用されています。衛星で撮影された詳細な画像は、地上の職員が被災地を理解したり、災害の進行状況を判断したりするのに役立ちます。 AI技術の導入により、衛星が自然災害に迅速に対応できるようになる。搭載された AI により、衛星は自然災害の位置を特定してその地域まで移動し、（コンピューターに比べて）遅い人間の処理速度を待つことなく画像収集プロセスを自動化できます。

AI システムは、探査機が深宇宙に到達した後に収集したデータを分析し、その環境が生命を育む可能性があるかどうかを迅速に把握するためにも使用できます。 AIは地球外惑星の環境パターンを観察し、そこに何らかの生命が存在する可能性があるかどうかを判断します。選別後、AI は生命が存在する可能性のある惑星を人間に送り、さらに検証します。

衛星の状態を監視する

衛星は極めて複雑な動作原理を持つ装置です。内部故障から他の衛星との衝突まで、いつでも問題が発生する可能性があります。衛星の運用を維持するために、衛星の状態を監視する AI 技術が使用されています。 AIはセンサーや機器自体を継続的に監視し、アラートを発し、場合によっては是正措置を講じることができます。たとえば、SpaceX は AI を使用して、自社の衛星が宇宙の他の物体と衝突するのを防いでいます。

AIは衛星や宇宙船のナビゲーション機能の制御にも活用されています。 AIは他の衛星、惑星、宇宙ゴミの動きのパターンを観察し、そのパターンを見つけると、衝突を避けるために宇宙船の進路を時間内に調整することができます。この素晴らしいパフォーマンスにもかかわらず、一部の AI 専門家は AI システムの潜在的な脆弱性や障害を懸念しています。彼らは、宇宙船にAIナビゲーション機能を搭載することは宇宙システムの脆弱性を高めるだけだと強調した。ただし、ネットワーク セキュリティとデバイスの健全性監視に AI ソリューションを同時に使用することで、複雑さの増大による堅牢性の低下を相殺できると期待されています。

宇宙船の運用を維持することに加え、地球と宇宙間の通信にも多くの課題があります。大気の状態、他の信号からの干渉、環境要因に応じて、衛星はさまざまな通信障害を克服する必要がある場合があります。現在、伝送プロセスにおけるさまざまな問題を解決するために、衛星通信を制御する AI 技術が使用され始めています。これらの AI 対応システムは、地球や他の衛星にデータを送信するために必要な電力と周波数を正確に設定できます。衛星は搭載された AI を使用してこの操作を継続的に実行し、軌道を維持しながら安定した信号を送信し続けることを保証します。

他の惑星や深宇宙の宇宙船も AI を利用しており、もちろん現在火星で活動している火星探査車もこれに含まれます。最近の AI Today ポッドキャストで、NASA ジェット推進研究所 (JPL) の所長であるトム・ソダーストロム氏が、火星探査車、宇宙船、その他の世界的な施設の正常な動作を確保するために AI テクノロジーを使用した経験を共有しました。

火星探査機の AI は主にデバイスのナビゲーションを実現するために使用されます。コンピューターはプローブの経路を1分間に数回変更します。火星探査車が使用するAI技術は、本質的には自動運転車の技術と似ている。両者の主な違いは、検出器は他の車両や歩行者の活動を考慮する必要がないが、より複雑な地形で動作する必要があることです。検出器が移動すると、コンピューター ビジョン システムが現在の地形を分析し、問題に遭遇すると、AI 自律システムがルートを調整して、時間内に障害物を回避できるようにします。

AIと宇宙：相互の成功

ここ数年、宇宙探査の商業化が進み、いくつかの企業が商業宇宙旅行サービスを開始しようと試み始めています。同時に、AI技術は宇宙の商業化を可能にし、宇宙を安全な活動環境とするための取り組みも進めています。 AIと宇宙の連携により、人類はより速い歩みを進め、地球の揺りかごを超えた広大な世界を探索できるようになると信じています。