NASA werkt aan een kunstmatig intelligent systeem dat straks beslist welke informatie Marsrovers ons toesturen.

De afgelopen decennia zijn er door ruimtevaartorganisaties behoorlijk wat onbemande missies naar andere hemellichamen opgezet. Denk bijvoorbeeld aan de rovers die naar Mars zijn gestuurd. Deze wagentjes verzamelen gedurende hun werkzame leven een schat aan informatie. Die informatie moet naar de aarde gestuurd worden voor analyse. En dat klinkt gemakkelijker dan het is, zo vertelt onderzoeker Victoria Da Poian. “Het over honderden miljoenen kilometers afstand verzenden van informatie kan heel lastig zijn en is extreem duur.” Het is daarom – zeker als er in de toekomst meer van deze missies, naar misschien nog wel verder afgelegen plaatsen in het zonnestelsel op poten worden gezet – belangrijk dat er keuzes worden gemaakt. Dat betekent dat rovers niet langer klakkeloos alle verzamelde informatie opsturen, maar alleen relevantie informatie de weg naar de aarde vindt. “We moeten prioriteiten stellen als het gaat om de data die we naar de aarde terugsturen, maar tegelijkertijd moeten we ons er ook van verzekeren dat we daarbij geen vitale informatie weggooien,” aldus Da Poian. “Daarom zijn we begonnen met het ontwikkelen van slimme algoritmes.”

Keuzes maken
Deze algoritmes moeten in de toekomst de data die bijvoorbeeld door een Marsrover verzameld zijn, analyseren en vervolgens vaststellen welk deel het meest interessant is en terug naar de aarde moet worden gestuurd. En dat niet alleen. De algoritmes kunnen op basis van de data – zonder dat daar mensen op aarde aan te pas komen – ook keuzes maken over welk deel van de monsters het beste door instrumenten aan boord van de rover geanalyseerd kunnen worden.


Het klinkt misschien als toekomstmuziek, maar wetenschappers van het NASA Goddard Space Flight Centre hebben al zo’n kunstmatig intelligent systeem ontwikkeld, zo maakten ze tijdens de Goldschmidt Conference bekend. En het systeem wordt reeds in 2023 op Mars getest. De onderzoekers koppelen het namelijk aan MOMA (Mars Organic Molecule Analyzer) een instrument aan boord van Marsrover Rosalind Franklin. De rover gaat gesteenten op Mars verzamelen, die vervolgens onder meer met behulp van MOMA geanalyseerd gaan worden. MOMA gaat daarbij op zoek naar organische moleculen die er wellicht van getuigen dat er leven op Mars te vinden is of was. Voor de informatie die MOMA verzameld heeft naar de aarde wordt gestuurd, wordt deze als het ware gefilterd door het kunstmatig intelligente systeem dat NASA heeft ontwikkeld. Tijdens deze eerste missie waarbij het systeem actief is, wordt alsnog het leeuwendeel van de data naar de aarde gestuurd, maar latere systemen zullen – zeker als ze actief zijn aan de randen van ons zonnestelsel – veel meer autonomie krijgen.

Autonomie
Dat moet wel, zo legt onderzoeker Eric Lyness uit. “Wanneer we op Mars opereren, blijven monsters hooguit enkele weken in de rover bewaard alvorens ze weer gedumpt worden en de rover op een andere plek nieuwe monsters verzamelt. Dus als we een monster nog eens willen testen, moeten we dat snel doen, soms zelfs binnen 24 uur. In de toekomst, als we de manen van Jupiter, zoals Europa, of van Saturnus, zoals Enceladus en Titan, gaan verkennen, moeten er ter plekke beslissingen worden gemaakt. Want vanaf deze manen kan het wel vijf tot zeven uur duren voor een signaal dat vanaf de aarde verstuurd wordt, de manen bereikt. Er is dus geen sprake van een directe reactie. We moeten de instrumenten dan ook de autonomie geven om snelle beslissingen te nemen en zo onze wetenschappelijke doelen te behalen.”

Training
Het kunstmatig intelligente systeem dat Lyness en collega’s hebben ontwikkeld, is inmiddels uitgebreid getest. De onderzoekers trainden het met behulp van monsters die MOMA op aarde heeft verzameld. Inmiddels is het intelligente systeem in staat om verzamelde data te categoriseren en verbanden te leggen tussen verschillende monsters. Zo kan het systeem bijvoorbeeld aangeven of een monster sterk lijkt op eerder verzamelde monsters.


Uiteindelijk moet de inzet van het systeem ertoe leiden dat er meer relevant onderzoek kan worden gedaan. Wetenschappers storten zich straks namelijk niet meer op elke kruimel data die rovers hen toewerpen, maar alleen op data die het kunstmatig intelligente systeem relevant acht. “Door een kunstmatig intelligent systeem te gebruiken om de data nadat deze verzameld zijn, te analyseren nog voordat deze naar de aarde worden gestuurd, ontvangen we geoptimaliseerde data en kunnen we de wetenschappelijke waarde van ruimtemissies verhogen,” denkt Lyness. Planetair geoloog Joel Davis, verbonden aan het Natural History Museum in Londen en niet betrokken bij het onderzoek, ziet het net zo. “Data terug naar de aarde sturen, is één van de grootste uitdagingen en kost zowel tijd als geld. Op Mars heb je te maken met een vertraging van 20 minuten (het duurt 20 minuten voor een signaal afkomstig van Mars op de aarde arriveert en vice versa, red.), maar die vertraging loopt verder op als je verder het zonnestelsel in gaat. Met het oog op de beperkte levensduur van missies moeten wetenschappers wel selectief zijn als het gaat om de data die ze willen ontvangen (…) Meer autonomie aan boord van een ruimtesonde is één van de manieren waarop je je ervan kan verzekeren dat de data die je ontvangt, ook nuttig is.”