Gezegensel keşifte risk ve ödülü dengeleme

NASA’nın Mars gezicileri, Mars manzarasını geçerken çığır açan bilimsel keşifler için çabalıyor. Aynı zamanda, gezicileri çalıştıran ekipler, onları ve görevin arkasındaki milyarlarca doları korumak için ellerinden geleni yapıyorlar. Risk ve ödül arasındaki bu denge, gezicilerin nereye gittikleri, oraya ulaşmak için izledikleri yollar ve ortaya çıkardıkları bilimi çevreleyen kararları yönlendirir.

Bilgisayar Bilimleri Okulu Robotik Enstitüsü’ndeki (RI) araştırmacılar, gezegen gezicilerini tehlikeli durumlara göndermenin risklerini ve bilimsel değerini dengelemek için yeni bir yaklaşım geliştirdiler.

UR’de araştırma profesörü olan David Wettergreen ve doktora derecesini alan Alberto Candela. robotik alanında ve şu anda NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’nda bir veri bilimcisi olan, bu ayın sonlarında Kyoto’da IEEE ve RSJ Uluslararası Akıllı Robotlar ve Sistemler Konferansı’nda “Bilim ve Riske Duyarlı Gezegensel Gezici Keşfine Bir Yaklaşım” adlı çalışmalarını sunacak. , Japonya. Kağıt ayrıca şurada da yayınlandı: IEEE Robotik ve Otomasyon Harfleri.

Carnegie Mellon Üniversitesi’nde onlarca yıldır otonom gezegen keşifleri üzerinde çalışan Wettergreen, “Zorlu yerlere gitmenin riskini, orada keşfedebileceklerinizin değerine karşı nasıl dengeleyeceğimizi inceledik” dedi. “Bu, otonom navigasyonda ve bilim adamlarına yardımcı olmak için daha fazla ve daha iyi veri üretmede bir sonraki adım.”

Yaklaşımları için Wettergreen ve Candela, bilim değerini tahmin etmek için kullanılan bir modeli riski tahmin eden bir modelle birleştirdi. Bilim değeri, robotun kayaların mineral bileşimini yorumlamasındaki güveni kullanılarak tahmin edilir. Robot, ek ölçümlere ihtiyaç duymadan kayaları doğru bir şekilde tanımladığını düşünüyorsa, yeni bir yer keşfetmeyi seçebilir. Ancak robotun güveni düşükse, mevcut alanı incelemeye ve mineralojik modelini geliştirmeye devam etmeye karar verebilir. On yıllardır özerklik için teknolojileri test eden bir gezici olan Zoë, 2019’da Nevada çölünde yapılan deneyler sırasında bu modelin önceki bir versiyonunu kullandı.

Araştırmacılar, gezicinin belirli bir konuma ulaşmasının ne kadar zor olacağını tahmin etmek için arazinin topografyasını ve arazinin makyaj malzemesi türlerini kullanan bir model aracılığıyla riski belirlediler. Gevşek kumlu dik bir tepe, bir gezicinin görevini mahvedebilir – Mars için gerçek bir endişe. 2004’te NASA, Mars’a ikiz gezici Spirit ve Opportunity’yi indirdi. Spirit’in görevi 2009’da bir kumulda sıkışıp kalması ve hareket etmeye çalışırken tekerleklerinin kaymasıyla sona erdi. Fırsat 2018 yılına kadar devam etti ve çalıştı.

Wettergreen ve Candela, çerçevelerini gerçek Mars yüzey verilerini kullanarak test etti. İkili, bu verileri kullanarak, değişen risklere göre farklı yollar çizen ve ardından bu görevlerden elde edilen bilimi değerlendiren, simüle edilmiş bir gezici gönderdi.

Candela, simüle edilmiş Mars görevlerini açıklarken, “Gezgin kendi başına çok iyi iş çıkardı” dedi. “Yüksek riskli simülasyonlar altında bile, gezicinin keşfedebileceği pek çok alan vardı ve hala ilginç keşifler yaptığımızı gördük.”

Bu araştırma, otonom gezegen keşiflerini araştıran onlarca yıllık UR çalışmasına dayanmaktadır. 1980’lere kadar uzanan makaleler, gezicilerin diğer gezegenlerin yüzeyinde özerk bir şekilde hareket etmesine izin verecek yöntemler öneriyor ve gösteriyor ve bu araştırma yoluyla geliştirilen teknoloji, son Mars gezicilerinde kullanıldı.

CMU’da öncü özerk teknoloji araştırmacıları önerdi Ambler, hedeflerine öncelik verebilen ve Mars gibi yerlerde kendi yolunu çizebilen, kendine güvenen, altı ayaklı bir robot. Ekip, altı metre uzunluğundaki robotu 1990’ların başında test etti. Bunu, pillerini şarj etmek için seyahat ederken güneşi takip etmek üzere tasarlanmış bir gezici olan Ratler, Nomad ve Hyperion da dahil olmak üzere daha fazla gezici izledi.

Zoë, çalışmalarına 2004 yılında zorlu ortamlarda başladı ve birçok yönden Mars’a benzeyen bir ortam olan Şili’nin Atacama Çölü’nde yüzlerce kilometre yol kat etti. 2012 yılına gelindiğinde, Zoë’nin çöldeki görevleri, otonom keşiflere ve nereye gidileceği ve hangi örneklerin toplanacağına ilişkin kararlara odaklanmaya başladı. Bir yıl sonra, gezici otonom olarak çöl toprağını delmeye karar verdi ve olağandışı, son derece uzmanlaşmış mikroplar olduğunu keşfetti ve otomatik bilimin değerli keşiflerle sonuçlanabileceğini gösterdi.

Candela ve Wettergreen, Utah çölüne yapılacak bir gezi sırasında Zoë üzerindeki son çalışmalarını test etmeyi umuyor. Çift ayrıca araştırmalarının gelecekteki ay keşiflerine değerli katkılar sağladığını da görüyor. Yaklaşımları, bilim adamları tarafından potansiyel yolları önceden araştırmak ve bu yolların riskini kazanılabilecek bilimle dengelemek için bir araç olarak kullanılabilir. Yaklaşım ayrıca, sürekli insan katılımına ihtiyaç duymadan bilim deneyleri yapmak için gezegenlerin yüzeyine gönderilen bir nesil otonom geziciye de yardımcı olabilir. Gezici, kendi rotasını çizmeden önce riski ve ödülü değerlendirebilir.

Wettergreen, “Amacımız bilim adamlarını ortadan kaldırmak değil, kişiyi soruşturmadan çıkarmak değil.” Dedi. “Aslında mesele, robotik bir sistemin bilim adamları için daha üretken olmasını sağlamaktır. Amacımız, bilim adamlarının araştırmalarında kullanmaları için daha fazla ve daha iyi veri toplamaktır.”