Buzz
Trong khi xe ô tô ở đây trên Trái Đất bắt đầu tự lái và robot tự động đi dọc đường phố mang đồ ăn và gần như làm té ngã chó, ở hành tinh Sao Hoả, rover Curiosity vẫn hoàn toàn là một phương tiện được điều khiển từ xa. Đó là một phần do ràng buộc kỹ thuật, một phần là thiết kế: Curiosity ở đó để thực hiện nghiên cứu, vì vậy nó phải tuân theo các lệnh của các nhà khoa học ở đây trên Trái Đất.
Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là tự động hóa không thể giúp ích. Vào tháng 5 năm 2016, NASA bắt đầu sử dụng một hệ thống nhắm mục tiêu tự động, được gọi là AEGIS, cho phép camera của rover Curiosity tự động nhận diện địa hình thích hợp để lấy mẫu. Trong năm tiếp theo, hệ thống đã có thể nhận diện đá phù hợp một cách tự động với độ chính xác rất cao, các nhà nghiên cứu báo cáo hôm nay trong Khoa học Robot. Điều này không chỉ là tin tức lớn về kỹ năng thu thập thông tin của Curiosity, mà còn về ý tưởng về tự động hóa trong không gian.
Vấn đề với Sao Hoả là: Nó quá xa xôi. Mất đến 24 phút để truyền tín hiệu tới hoặc từ rover Curiosity—và đó chỉ là khi cửa sổ truyền thông mở ra. Do đó, như không phải là những người điều khiển có thể gửi đi và nhận lại các tin nhắn với rover suốt cả ngày. Thay vào đó, họ tải lên một kế hoạch cho Curiosity từ đầu ngày. Sau đó, trước khi trời tối, rover ngừng di chuyển. Nhưng vì sự trễ này, không phải là Curiosity có thể gửi một bức tranh về nơi nó đỗ và đợi lệnh về việc lấy mẫu đá. Điều đó có nghĩa là nó đang lãng phí thời gian quý báu của nghiên cứu.
Do đó, chương trình AEGIS giúp xác định những mục tiêu đó mà không cần sự can thiệp của những người điều khiển con robot Curiosity. Điều họ đang tìm kiếm là nền đá --- đất là tốt và tất cả, nhưng đá là lựa chọn lý tưởng vì nó vẫn kết nối với hành tinh, bám chặt ở chỗ nó được hình thành. “Điều đó có nghĩa là bạn biết một số điều về ngữ cảnh và môi trường nó được tạo ra,” như chia sẻ của kỹ sư hệ thống chủ đạo Raymond Francis của NASA, “và có thể thậm chí là từ mối quan hệ của nó với các vật liệu khác, một số thông tin về lịch sử của nó.”
Và AEGIS rất thích đá. Rover bắt đầu bằng cách chụp một hình ảnh và chạy nó qua các thuật toán thị giác máy tính, tìm sự tương phản. “Nếu bạn có thể tìm thấy một cạnh sắc nét mà bạn có thể đóng thành một vòng lặp, bạn có thể đã tìm thấy một đối tượng riêng biệt,” như Francis nói. “Và thường thì ở những môi trường như vậy trên Sao Hoả, điều đó có nghĩa là bạn đã tìm thấy một tảng đá hoặc một đặc điểm địa chất nhất định.”
Đã xác định mục tiêu, ChemCam của rover bắn một loạt tia laser vào đá và phân tích thành phần của vật liệu bốc hơi. Và đúng như vậy, rover đã tìm thấy và nghiên cứu một tảng đá trên Sao Hoả, hoàn toàn tự động. Và độ chính xác thực sự ấn tượng: Nó đã có thể thu được vật liệu mong muốn nhất 93% thời gian. Và kể từ khi triển khai, AEGIS đã tăng cường đo lường của ChemCam lên 40%.
Điều đó càng ấn tượng hơn khi xem xét rằng AEGIS đang chạy trên máy tính không mạnh mẽ của Curiosity. Đó là bộ xử lý RAD750 chạy ở tốc độ 133 MHz, sử dụng chỉ 16 MB RAM. “Đó là máy tính tốt nhất chúng tôi có,” như Francis chia sẻ. “Vì vậy, chúng tôi phải nhẹ nhàng và sử dụng các thuật toán hiệu quả.” (Nói công bằng, bộ xử lý cũng rất mạnh mẽ, xử lý liên tục từ sự tấn công của tia radiô nhiễm mà sẽ làm hỏng một vi chip bình thường, vì vậy hãy làm tốt với nó.)
Thực sự, tuy nhiên, là các nhà khoa học trên Trái Đất là bộ não của Curiosity, bất kể thuật toán mới và tính tự động tinh tế. “Nói chung, quan trọng nhất là phải nhớ rằng đây là một nhiệm vụ khoa học và vì vậy chúng tôi không cố gắng thay thế đội ngũ khoa học, chúng tôi đang cố gắng cung cấp cho họ các công cụ tốt hơn,” như Francis chia sẻ. “Một rover thông minh hơn là một công cụ hữu ích hơn đối với họ, nhưng vẫn là đội ngũ khoa học là người ngồi ở chỗ lái.”
Nhưng những bài học từ AEGIS có thể cung cấp thông tin cho các nhiệm vụ không gian trong tương lai của mọi loại. Tự động hoàn toàn có thể không tốt cho một nhiệm vụ như Curiosity, nhưng điều đó sẽ không phải là trường hợp ở những nơi khác. Hãy nghĩ về một rover khai thác mỏ tìm kiếm khoáng sản có giá trị mà không cần sự can thiệp. Và thực sự, càng xa con người đẩy mình vào hệ Mặt Trời, tự động hóa càng trở nên không thể thiếu. Nếu bạn nghĩ rằng độ trễ giao tiếp trên Sao Hoả là tồi tệ, hãy tưởng tượng cố gắng nói chuyện với một rover trên Sao Diêm Vương - 4,7 tỷ dặm so với 34 triệu dặm của Sao Hoả.
Vậy đó, tính tự động: tuyệt vời để bắn đá bằng laser, nhưng không tốt để thay thế những người đàn ông và phụ nữ được đào tạo cao cấp của NASA tại trung tâm điều khiển nhiệm vụ. Đồng lòng, đồng loại con người.
