۰ نفر
۱ مهر ۱۳۸۸ - ۱۲:۲۶

محققان ناسا، دانشگاه‌ها و دیگر سازمان‌های فضایی در تلاشند روبات‌هایی خلق کنند که بی‌نیاز به هدایت انسانی و با حداقل کنترل، به کاوش و اعلام نتایج درجه‌بندی شده به مراکز کنترل روی زمین مشغول شوند.

محبوبه عمیدی: چیزی دارد حرکت می‌کند. دو روبات ساکن حرکت آن‌را کنترل می‌کنند. کاوشگر متحرک، اطلاعات تازه‌ای در مورد یک صخره مخابره می‌کند. آنها زمان کمی در اختیار دارند و شارژ روبات‌ها رو به اتمام است. چند ثانیه بیشتر فرصت ندارند تا میان عکس گرفتن از شیب صخره و ارسال آن به مرکز کنترل یا انجام مأموریت‌های باقی‌مانده یکی را انتخاب کنند. آنها باید چه تصمیمی بگیرند؟

به گزارش نیوساینتیست، این مرکز کنترل که تنها 10متر از محل استقرار روبات‌ها فاصله دارد، در آزمایشگاه پیش‌رانش جت، جی.پی.ال وابسته به ناسا واقع شده و مهندسان می‌توانند هر زمان که نیاز باشد در آن مداخله کنند. اما اگر این آزمایش با موفقیت انجام شود، یعنی روبات‌ها تهیه عکس و ارسال آن‌را انتخاب کنند، ناسا در تولید کاوشگرهای فضایی که بدون کمک انسان یا با حداقل کنترل به جستجو در فضا خواهند پرداخت، گامی دیگر به جلو برداشته است. هدف از ساخت این روبات‌ها، کاوش آب و نشانه‌های حیات در سیارات دور بدون اعزام فضانوردان و با هزینه‌ای به مراتب کمتر است.

در میان آژانس‌های فضایی، تنها ناسا توانسته نتایجی تجربی از مأموریت‌های مستقل کسب کند. به عنوان مثال می‌توان مأموریت دیپ‌اسپیس1 را در سال 1999 /1378 نام برد که در آن از یک سیستم ناوبری هوشمند برای رسیدن به شهاب‌سنگ بزرگ و طی مسیری بیش از 600 میلیون کیلومتر استفاده شد. از سال 2003/1382 تاکنون، یک سیستم نظارتی مستقل درون ماهواره Earth Observing-1 نصب شده که با تصویر برداری و ارسال اطلاعات برای محققان روی زمین به تشخیص فوران‌های آتشفشانی یا طغیان‌های خطرناک در این سیاره کمک می‌کند. پایان هر ماه این اطلاعات به‌روز شده، به کاوشگری در مریخ ارسال می‌شوند تا به آن در تشخیص تغییرات احتمالی این سیاره، بدون نیاز به همراهی بشر کمک کنند. زمانی که هدف، ارسال روبات‌ها به سیارات دیگر، به تنهایی یا با کنترل اندک از سوی نیروی انسانی است، استفاده از کنترل‌های فعلی به دلیل فاصله غیر‌عملی می‌شود. در حال حاضر ارسال فرمان‌ها از زمین به مریخ حدود20 دقیقه زمان می‌برد و این زمان برای قمرهای مشتری حدود یک‌ساعت است.

واقعا چه انتظاری می‌توان از یک روبات داشت؟ این‌که به تنهایی به کاوش بپردازد، به سرعت به اتفاقات غیرمنتظره عکس‌العمل نشان دهد و بتواند موجودات زنده و فسیل‌ها را از سنگ‌ها تشخیص بدهد.

نزدیکترین روبات‌ها به نمونه مورد نظر، مریخ‌نوردهای هوشمند اسپریت و آپورتونیتی متعلق به ناسا هستند که زمستان سال 2004 / 1382 روی مریخ فرود آمدند. آنها در این شش سال با بیش از شش مسئله فنی بحرانی، از جمله خرابی ماژول حافظه و قفل‌شدن چرخ‌ها، دست و پنجه نرم کردنده‌اند. به گفته استیو چیین، مدیر گروه هوش مصنوعی آزمایشگاه جی.پی.ال، آنها به تنهایی قادر به انجام مأموریت‌های ساده مانند حرکت از نقطه A تا B، توقف و تصویر‌برداری هستند و تا حدودی هم می‌توانند از خودشان محافظت کنند، ولی در نهایت در اغلب موارد به کنترل انسانی وابسته بودند.

آن‌چه از دست می‌دهیم
ما با تفاوت معنی‌داری روبرو هستیم. درحالی‌که سوجرنر، اولین مریخ‌پیمای ناسا تنها 100متر حرکت کرد، اسپیریت و آپورتونیتی تاکنون بیش از 24 کیلومتر را کاوش کرده‌اند. تارا استلین، متخصص کامپیوتر و از اعضای ارشد تیم توسعه روبات‌های مستقل در جی.پی.ال می‌گوید: «ما با هر سفر ، پیشرفت تازه‌ای را تجربه می‌کنیم. چه کسی می‌داند ممکن است چه چیزهای جالبی را از دست بدهیم؟».

ناسا نمی‌خواهد کاوشگرها همه چیز را ببینند و ریز به ریز مخابره کنند، این سازمان بیش از یک‌دهه است که روی بهبود نرم‌افزاری این کاوشگرها کار می‌کند، چون آنها محدودیت زمان، پهنای باند و قدرت دارند و باید بتوانند تحلیل کنند و حق تقدم را به مهم‌ترین وقایع یا ساختارهای محیطی بدهند. برای رسیدن به چنین کاوشگرهایی، بسته نرم‌افزاری «سیستم همراه بررسی علمی مستقل» یا به اختصار OASIS طراحی شده است.

با استفاده از این روش باید پیش از آغاز مأموریت روزانه، اهداف برای کاوشگر تعریف شود. مثلا پیدا‌کردن بزرگ‌ترین یا کم‌رنگ‌ترین سنگ‌ها، یا صخره‌هایی با گوشه‌های تیز که می‌توانند نشان‌دهنده فعالیت‌های آتشفشانی باشند. پس از تصویر‌برداری سیستم نرم‌افزاری با استفاده از الگوریتمهای تعریف شده، اطلاعات را تفکیک می‌کند. این نرم‌افزار علاوه بر اینکه می‌تواند نوع ناهمواری‌ها را شناسایی کند، می‌تواند آنها را بر اساس ارزش علمی و تحقیقاتیشان درجه‌بندی کند.

علاوه بر این سیستم، نرم‌افزاری هم برای برنامه‌ریزی و هدایت فعالیت‌ها طراحی شده است. این نرم‌افزار علاوه بر کنترل فضای حافظه، انرژی باقی‌مانده و زمان، قابلیت تغییر برنامه‌ها را هم در صورت نیاز دارد و می‌تواند در تشخیص اولویت‌ها به روبات کمک کند.

پس از انتخاب نمونه‌های ارجح توسط روبات، کار یک سیستم کنترلی جدید به نام «سیستم خودکار بررسی و جمع‌آوری اطلاعات علمی» یا به اختصار(AEGIS) آغاز می‌شود. این سیستم در آزمایشگاه جی.پی.ال با موفقیت آزمایش‌شده و به زودی برای مریخ‌نورد آپورتونیتی ارسال خواهد شد تا آن‌را نصب و اجرا کند.

با استفاده از این سیستم، آپورتونیتی قادرست دوربین عکاسی با وضوح بالایش را به شکل خودکار مستقر کند و پس از تصویر‌برداری به ارسال دادههای بپردازد. تارا استلین، می‌گوید: «این تازه ابتدای راه است». محققان یک حسگر هوشمند نیز طراحی کرده‌اند که به روبات‌های کاوشگر، امکان مطالعه علمی نمونه‌ها را می‌دهد. این سیستم برای شناسایی مواد معدنی ویژه در سنگ‌های ناشناخته کاربرد دارد.

این حسگر مجهز به دو طیف‌سنج خودکار است که به وسیله یک «ماشین برداری حامی» که جزیی از یک شبکه عصبی مصنوعی محسوب می‌شود، کنترل می‌شوند.

کشف ناشناخته‌ها
با این تلاش‌ها، باز هم کاوشگرها با روبات‌هایی که در فیلم‌های علمی‌تخیلی دیده‌اید، تفاوت بسیار دارند. آنها برای تشخیص یک ترکیب پیچیده مانند یک بلور یا سلول زنده به کدهای کامپیوتری و یک کتابخانه نرمافزاری از داده‌ها نیاز دارند، به علاوه یک حسگر و میکروسکوپی برای بزرگ‌نمایی و با تمام اینها، تشخیص سلول‌های زنده به این سادگی‌ها نیست.

سال 1999/1378، ناسا پروژه جاهطلبانه‌ای را تعریف کرد، ایده اولیه استفاده از یک بانک تصویری، مجموعه‌ای از اشکال و تقارن‌ها به اضافه یک شبکه عصبی آزموده برای تشخیص این تفاوت‌ها تا بتواند نمونه‌های ساده حیات را روی کرات دیگر شناسایی کند. متأسفانه این پروژه پیش از رسیدن به نتیجه مشخصی پایان یافت.

اغلب دانشمندان به قابلیت‌های چنین حسگری برای کشف حیات، اطمینان کافی ندارند. ناسا هم می‌خواست از گروهی از کاوشگرهای مستقل که با یکدیگر در ارتباط هستند و می‌توانند در تشخیص به یکدیگر کمک کنند، در این آزمایش استفاده کند.

البته این تیم کاری از سال 2004/1383 تاکنون به عنوان شبکهای از حسگرهای زمینی برای کنترل فعالیت‌های آتشفشانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. هر تغییر ناگهانی که بتواند انفجاری به همراه داشته باشد، به EO-1 مخابره خواهد شد. علائم قوی می‌توانند این ماهواره را احضار کنند تا منطقه خطر را از لحاظ حجم ابرها رصد کند و در صورت امکان از فعل و انفعالات تصویر‌برداری کرده و آنها را به مرکز کنترل زمینی ارسال کند.

در خردادماه گذشته، شبکه‌ای از 15 کاوشگر که به حسگرهای مختلفی مجهز هستند، در یک منطقه آتشفشانی در ایالت واشینگتن مستقر شد. این کاوشگرها علاوه بر ارتباط با یکدیگر با ماهواره EO-1 هم ارتباط دوجانبه دارند و می‌توانند بنا به فرمان، تنها مناطق خاصی را کاوش کنند.

استفاده از شبکه‌ای از کاوشگرها مزیت‌های زیادی دارد، به عنوان مثال می‌توان منطقه وسیع‌تری را رصد کرد، انرژی و زمان بیشتری در اختیار داشت و در صورت خرابی یک یا چند روبات به ادامه کار اطمینان داشت. در این شبکه می‌توان کار را به بخش‌های کوچک تقسیم کرد و هر بخش را به یک روبات محول کرد. موفقیت حاصل از این کار گروهی کم‌کم دانشمندان را به این نتیجه می‌رساند که یک شبکه از کاوشگر‌ها آنقدر باهوش هست که بتواند وظایف یک محقق را در دور دست‌ترین نقاط کهکشان انجام دهد.

منطق فازی بهتر است
سال گذشته، مقاله‌ای در نشریه «علم فضا و نجوم» به چاپ رسید، که حاصل کار کنسرسیومی شامل محققان کشورهای آمریکا، ایتالیا و ژاپن بود. این مقاله استفاده از «منطق فازی» را به جای این شبکه پیشنهاد می‌کرد.

این کنسرسیوم، منطق فازی را از شبکههای عصبی یا سایر تکنیکهای مرتبط با هوش مصنوعی بهتر می‌داند، چرا که این روش برای کار با داده‌های ناقص، متناقض یا مبهم مناسب است. تجربیات عملی نشان می‌دهند این روش برای کاوش تیتان و انسلادوس، دو قمر اسرارآمیز سیاره زحل یکی از بهترین راه‌هاست.

هم‌زمان دانشمندان ناسا روی نرم‌افزار تازه‌ای کار می‌کنند که می‌تواند بین کاوشگرها هماهنگی ایجاد کند. در این آزمون، دو روبات اطلاعاتی را از یک هدف متحرک و با استفاده از سیستم «شبکه تحویل پیام غیرهم‌زمان» به مرکز کنترل مخابره خواهند کرد. این روش برای مأموریت‌هایی که در عمق کهکشان صورت می‌گیرند استفاده خواهد شد، چرا که به دلیل بعد مسافت، به زمان طولانی برای ارسال و دریافت پیام‌ها نیاز خواهد بود و در صورتی که سیاره به دور خودش بچرخد، زمان‌هایی وجود خواهند داشت که اصلا ارتباط ممکن نخواهد بود. «شبکه تحویل پیام غیر هم‌زمان» بر مبنای «ذخیره و ارسال» کار می‌کند و این قابلیت را دارد که اطلاعات را مرحله به مرحله و تا رسیدن زمان مناسب برای ارسال ذخیره کند.

آزمون ناسا با موفقیت انجام ‌شده و تصویری از یک صخره مخابره می‌شود. حالا زمان تصمیم‌گیری روبات‌هاست، این دو باید با درنظر گرفتن اولویت‌ها به ادامه این مأموریت بپردازند.

کد خبر 17855

برچسب‌ها

نظر شما

شما در حال پاسخ به نظر «» هستید.
1 + 2 =

نظرات

  • نظرات منتشر شده: 1
  • نظرات در صف انتشار: 0
  • نظرات غیرقابل انتشار: 0
  • مریم IR ۰۸:۰۳ - ۱۳۸۸/۰۹/۲۸
    0 0
    بسم الله الرحمن الرحیم ضمن عرض سلام خدمت شماماه حزن وبلاماه محرم رابه شما تسلیت می گویم.امیدوارم که همیشه موفق باشید.غرض از مزاحمت میخواهم فیلمهایی ازخورشید یاحرکت سیاره هاوشهاب برایم بفرستید. ن والقلم ومایسطرون