Ruimtevaartorganisatie NASA en technologiegigant Google bundelen hun krachten om intelligente robots te ontwikkelen die astronauten tijdens toekomstige ruimtemissies kunnen ondersteunen. Dankzij kunstmatige intelligentie moeten deze robots zelfstandig voorwerpen kunnen verplaatsen, medische apparatuur klaarzetten en dagelijkse werkzaamheden uitvoeren. De eerste tests tonen veelbelovende resultaten en brengen volledig autonome ondersteuning in de ruimte een stap dichterbij.
Kunstmatige intelligentie wordt een onmisbare partner in de ruimte
De verkenning van de ruimte staat aan de vooravond van een nieuwe technologische revolutie. Terwijl NASA zich met het Artemis-programma voorbereidt op langdurige menselijke aanwezigheid op de maan en toekomstige bemande missies naar Mars, groeit de behoefte aan systemen die astronauten zelfstandig kunnen ondersteunen.
|
Google Cloud and NASA: Testing robotic systems for deep space missions | Google Cloud BlogThis collaboration between Google Public Sector and NASA can help pave the way for increasingly difficult missions that push the bounds of scientific discovery. |
Daarom werkt NASA samen met Google Public Sector aan een intelligent robotsysteem dat uiteenlopende taken kan uitvoeren in de beperkte en uitdagende omgeving van een ruimtevaartuig.
Het project combineert geavanceerde robotica, kunstmatige intelligentie en krachtige computersystemen. De bedoeling is niet om astronauten te vervangen, maar om hun werk eenvoudiger, veiliger en efficiënter te maken. Vooral tijdens langdurige missies, waarbij communicatie met de aarde moeilijk wordt, kunnen dergelijke systemen een cruciale rol spelen.
Communicatie met de aarde vormt een grote uitdaging
Een bemande missie naar Mars brengt problemen met zich mee die tijdens ruimtemissies dichter bij de aarde veel minder zwaar doorwegen. Zo kan de communicatie tussen Mars en de aarde volgens Google een vertraging van maximaal 44 minuten voor een heen-en-terugverbinding oplopen. Daardoor wordt het vrijwel onmogelijk om astronauten onmiddellijk medische instructies te geven vanuit een controlecentrum op aarde.
NASA onderzoekt daarom hoe astronauten meer zelfstandig kunnen functioneren. Google werkte eerder al aan de Crew Medical Officer Digital Assistant, afgekort CMO-DA. Dit AI-systeem is ontworpen om astronauten in afgelegen omgevingen te ondersteunen bij medische beslissingen.
De nieuwe samenwerking gaat een stap verder. Waar de digitale assistent vooral informatie en medische begeleiding biedt, moet een fysiek robotsysteem ook daadwerkelijk handelingen kunnen uitvoeren.
Een veelzijdige robotassistent voor astronauten
Het robotsysteem wordt ontwikkeld in samenwerking met NASA's Human Research Program, het roboticateam van het Johnson Space Center en het Jet Propulsion Laboratory (JPL).
De robot moet verschillende praktische werkzaamheden kunnen uitvoeren, waaronder het verplaatsen van vracht, organiseren van gereedschap, beheren van apparatuur en ondersteunen van logistieke processen.
Dat is bijzonder belangrijk voor toekomstige maanbases, waar relatief kleine bemanningen verantwoordelijk zullen zijn voor een groot aantal wetenschappelijke en operationele taken. Door routinematige werkzaamheden aan robots over te laten, krijgen astronauten meer tijd voor onderzoek, experimenten en ontdekkingen.
Ook medische ondersteuning behoort tot de mogelijkheden.
Wanneer een astronaut bijvoorbeeld ernstige rugpijn krijgt die mogelijk wordt veroorzaakt door nierstenen, zou de robot zelfstandig een echografieapparaat kunnen ophalen en voorbereiden.
De verantwoordelijke medische bemanningsfunctionaris kan zich vervolgens volledig concentreren op het onderzoeken en behandelen van de patiënt.
Robots leren bewegen in virtuele ruimtevaartuigen
Een robot veilig laten functioneren in een ruimtevaartuig is aanzienlijk ingewikkelder dan het automatiseren van een traditionele fabriek. In een fabriek werken robots vaak binnen een vooraf afgebakende omgeving. In een ruimtevaartuig moeten ze zich daarentegen kunnen aanpassen aan bewegende astronauten, beperkte doorgangen en voortdurend veranderende omstandigheden.
Om die uitdaging aan te pakken, gebruikt NASA technologie die oorspronkelijk werd ontwikkeld om objecten in een baan rond de aarde te volgen. Deze technologie helpt robots hun driedimensionale omgeving beter te begrijpen.
Daarnaast wordt gebruikgemaakt van MuJoCo, een geavanceerde fysicasimulator van Google DeepMind. Hiermee kunnen robots complexe bewegingen oefenen in een virtuele omgeving voordat ze die op echte apparatuur uitvoeren. Dat verkleint de risico's tijdens het ontwikkelingsproces en maakt het mogelijk om nieuwe bewegingen uitgebreid te testen.
Eerste tests behalen een succespercentage van 85 procent
Tijdens een eerste demonstratie in de iMETRO-testfaciliteit van NASA's Johnson Space Center kreeg het robotsysteem een concrete opdracht: een medische tas lokaliseren, oppakken en naar een andere plaats verplaatsen. Daarvoor werd gebruikgemaakt van het opensourcemodel Pi0, ontwikkeld door Physical Intelligence, in combinatie met Google Cloud-technologie. Door een specifieke cameraopstelling kon het systeem zijn omgeving beter waarnemen en de positie van voorwerpen nauwkeuriger bepalen.
De resultaten waren veelbelovend.
- Eerste laboratoriumtests 85% Succespercentage bij de geteste robotbewegingen.
Een eerste referentieresultaat in een gecontroleerde testomgeving, geen bewezen betrouwbaarheid tijdens echte ruimtemissies.
Deze eerste prestaties vormen volgens Google een belangrijke basis voor verdere training en veiligheidsverbeteringen. De technologie bevindt zich echter nog in een experimentele fase. Voordat dergelijke robots daadwerkelijk met astronauten kunnen samenwerken, zijn uitgebreidere tests noodzakelijk.
Astronauten kunnen robots opdrachten geven in gewone taal
Een van de interessantste eigenschappen van het systeem is de toepassing van zogenaamde vision-language-action-modellen, kortweg VLA. Deze AI-modellen verbinden visuele waarneming, taalbegrip en fysieke handelingen. Daardoor hoeft een astronaut niet voor iedere beweging een afzonderlijk computerprogramma te schrijven.
Een eenvoudige instructie in het Engels kan voldoende zijn om de robot een opdracht te laten begrijpen en uitvoeren. De robot interpreteert de opdracht, onderzoekt zijn omgeving en bepaalt vervolgens welke bewegingen nodig zijn.
Uiteindelijk willen NASA en Google het systeem ook via gesproken instructies kunnen aansturen. Dat zou de samenwerking tussen astronauten en robots aanzienlijk natuurlijker maken.
Google Cloud traint krachtige AI-modellen in slechts 2,5 uur
Het trainen van intelligente robots vereist normaal gesproken aanzienlijke computerkracht. Google gebruikte daarom G4-cloudinstanties om het onderliggende AI-model verder te trainen. Het Pi0-model, dat ongeveer vier miljard parameters bevat, kon volgens Google in slechts 2,5 uur worden verfijnd voor de specifieke toepassing.
Maar krachtige cloudcomputers zijn tijdens ruimtemissies niet voortdurend beschikbaar. Daarom onderzochten de ontwikkelaars hoe dezelfde AI-modellen lokaal kunnen functioneren op compacte, energiezuinige computers. Gedurende twee jaar werden ongeveer vijftien verschillende apparaten voor lokale AI-verwerking getest.
Het doel is om robots uiteindelijk zelfstandig te laten functioneren zonder permanente verbinding met datacenters op aarde. Dit principe, bekend als edge computing, is essentieel voor toekomstige Marsmissies.
Medische robots kunnen levensreddende ondersteuning bieden
De ambities van NASA en Google reiken verder dan het verplaatsen van materialen.
Op langere termijn moeten robots ook kunnen helpen bij routinematige medische controles. Zo zouden ze eenvoudige gezondheidsmetingen kunnen uitvoeren of ondersteuning kunnen bieden bij echografisch onderzoek. Dat kan bijzonder waardevol worden wanneer astronauten ziek worden, gewond raken of tijdelijk niet in staat zijn bepaalde handelingen zelfstandig uit te voeren.
Toch blijft menselijke controle centraal staan. De robots worden ontworpen als ondersteunende systemen die onder toezicht van astronauten en medische verantwoordelijken functioneren. Medische beslissingen blijven dus in menselijke handen.
Van maanbasis tot toekomstige Marsmissies
De samenwerking past binnen NASA's bredere plannen om opnieuw astronauten naar de maan te brengen en daar uiteindelijk een langdurige menselijke aanwezigheid op te bouwen.
Vooral de geplande maanbasis nabij de zuidpool van de maan vormt een interessante omgeving voor intelligente robots. Daar kunnen ze helpen met onderhoud, logistiek en ondersteuning van wetenschappelijke activiteiten. De opgedane ervaring kan vervolgens worden gebruikt om systemen te ontwikkelen voor veel langere en complexere reizen naar Mars.
Op dergelijke missies wordt zelfstandigheid steeds belangrijker, omdat directe ondersteuning vanaf de aarde niet altijd mogelijk is.
De toekomst van ruimtevaart wordt een samenwerking tussen mens en machine
De ontwikkeling van intelligente ruimtevaartrobots illustreert hoe kunstmatige intelligentie steeds vaker de digitale wereld verlaat en fysieke taken begint uit te voeren.
Waar AI vroeger voornamelijk werd gebruikt om informatie te analyseren, teksten te verwerken of voorspellingen te maken, ontstaat nu een generatie systemen die hun omgeving kunnen begrijpen en er daadwerkelijk in kunnen handelen.
De samenwerking tussen NASA en Google toont hoe deze ontwikkeling nieuwe mogelijkheden kan creëren voor ruimteonderzoek. Hoewel de technologie nog niet klaar is voor operationele inzet tijdens bemande diepteruimtemissies, vormen de eerste resultaten een belangrijke stap.
De astronaut van de toekomst zal mogelijk niet alleen samenwerken met menselijke collega's, maar ook met intelligente robotassistenten die gereedschap aanreiken, apparatuur voorbereiden en helpen bij medische noodsituaties. Daarmee krijgt kunstmatige intelligentie een nieuwe rol in de ruimtevaart: niet alleen als digitaal hulpmiddel, maar als fysieke partner bij de verkenning van andere werelden.
