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Robot spianare la strada per l'esplorazione dello spazio

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Mentre l'umanità si prepara a rompere ancora una volta i legami della Terra, una nuova generazione di robotica e intelligenza artificiale ci aiuterà a raggiungere il sistema solare.

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I robot stanno già esplorando la superficie di Marte, anche se può essere lento mentre si fermano a sorvegliare l'ambiente circostante e spesso aspettano istruzioni dalla Terra piuttosto che rischiare di commettere un costoso errore di giudizio. Secondo Philippe Schoonejans - Robotics and Future Projects Team Leader con l'Agenzia Spaziale Europea, la prossima ondata di robot spaziali avrà una maggiore autonomia, ma questo dipende da una nuova generazione di hardware indurito nello spazio. L'industria elettronica è comprensibilmente lenta nello sviluppo di nuovi processori in grado di affrontare le sfide termiche e di radiazione presentate dai viaggi nello spazio, dice Schoonejans, costringendo il programma spaziale a fare affidamento su hardware più vecchio.

Abbiamo appena completato una serie di esperimenti per determinare la velocità massima raggiungibile di un rover autonomo e l'abbiamo spinto a circa due chilometri all'ora. È molto più veloce dei Mars rovers di oggi, ma ancora incredibilmente lento rispetto a quando si mette una persona al volante, come quando gli astronauti dell'Apollo hanno guidato i rover lunari.

I veicoli autonomi sulla Terra possono seguire la segnaletica di corsia e altre indicazioni visive, ma su un altro pianeta hanno bisogno di un migliore riconoscimento dell'immagine e di una maggiore potenza di elaborazione a bordo, dice.

Di fronte a un terreno a basso contrasto e a un'illuminazione rigida, un veicolo autonomo potrebbe faticare a comprendere l'ambiente circostante e avere letteralmente paura della propria ombra.

Oltre all'esplorazione, i robot sono anche destinati a svolgere un ruolo nell'aprire la strada a missioni con equipaggio, come la costruzione di habitat in preparazione all'arrivo dell'uomo. La Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) sta testando robot di costruzione autonomi, come trattori e terne, progettati per lavorare all'unisono per costruire una base lunare con la minima supervisione umana. Una sfida da superare, secondo JAXA, è la mancanza di un sistema di posizionamento globale per una navigazione precisa sulla Luna e su Marte. Mentre la tecnologia GPS ad alta quota della NASA ha il potenziale per sfruttare i satelliti GPS della Terra dallo spazio, altri progressi come il Deep Space Atomic Clock potrebbero anche aiutare i robot a trovare la loro strada.

Nel frattempo, l'Australia si sta concentrando anche sulla robotica nel suo programma spaziale, progettando di costruire una robotica, automazione e centro di comando e controllo AI, sfruttando la tecnologia sviluppata per il settore minerario della nazione, dice Anthony Murfett - Vice Capo dell'Agenzia Spaziale Australiana.

L'attività mineraria e delle risorse nell'aspro ambiente del Pilbara è controllata a Perth a oltre 1.600 chilometri di distanza, offrendo condizioni analoghe a quelle dello spazio. Affinché i sistemi robotici possano operare nello spazio, devono anche affrontare ambienti con temperature e pressioni estremamente basse, il che significa che i produttori devono affrontare le modalità di funzionamento della meccanica e della distribuzione del carburante in questi ambienti.

I miglioramenti nell'IA e nell'autonomia saranno fondamentali anche per una nuova generazione di robot per la "mobilità su terreni estremi" progettati per esplorare paesaggi più infidi come le catene montuose, dice Issa Nesnas - Group Supervisor per il gruppo Robotic Software Systems con il Jet Propulsion Lab della NASA.

I robot possono sempre inviare tutte le informazioni sulla Terra quando si trovano di fronte a terreni difficili, ma ciò significa che i tuoi progressi sono molto lenti. La capacità di valutare autonomamente i pericoli è qualcosa che stiamo studiando, non solo per attraversare terreni accidentati, ma anche per lavorare in condizioni atmosferiche e di bassa gravità.

Mentre questi tipi di robot autonomi formeranno la guardia avanzata dell'esplorazione spaziale, Nesnas dice che costruire robot che possono lavorare fianco a fianco con gli esseri umani presenta sfide extra. I russi hanno recentemente inviato un robot umanoide chiamato "Fedor" alla Stazione Spaziale Internazionale. Alto due metri e dotato di mani abili e umane, Feodor è in grado di muoversi autonomamente, governato da algoritmi per non danneggiare accidentalmente la stazione spaziale. Nesnas vede un futuro per i robot nello spazio, lavorando a fianco degli astronauti, ma dice che la collaborazione richiede livelli avanzati di consapevolezza della situazione.

Non si tratta solo di intelligenza e destrezza, ma anche di garantire la sicurezza degli astronauti e delle loro attrezzature come i veicoli spaziali. Nello sviluppo di queste tecnologie, mi aspetto che cercheremo robot industriali collaborativi in fabbrica alla ricerca di modi per rendere più sicuro per i robot lavorare con le persone nello spazio.

Il Fedor russo è un "sistema di autoapprendimento", nel senso che è in grado di insegnarsi da solo come eseguire nuovi compiti. Mentre l'intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico giocheranno un ruolo chiave nell'esplorazione spaziale, Schoonejans dell'ESA dice che preferirebbe che i robot abbiano fatto il loro apprendimento sulla Terra prima di avventurarsi nello spazio profondo.

Una volta che un robot è stato distribuito, dobbiamo essere in grado di replicare i risultati sulla Terra per verificare le sue prestazioni operative, ma questo diventa più difficile se il robot continua ad imparare una volta che è sul campo. Probabilmente avremmo robot che imparano in ambienti simulati sulla Terra, in modo da poter verificare che l'apprendimento e testare il robot prima di inviarlo nello spazio, piuttosto che farli autoapprendere sulla superficie di Marte.

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