Roboty w Kosmosie

Sztuczna inteligencja zmienia podróże międzyplanetarne

Kilka tygodni temu, 23 listopada 2020 roku, z chińskiego kosmodromu Wenchang znajdującego się na wyspie Hajnan wystartowała ważna misja kosmiczna, której celem było lądowanie na Księżycu oraz pozyskanie i przewiezienie na Ziemię próbek skał pobranych ze Srebrnego Globu. Rakieta nośna Długi Marsz 5, która była już w lipcu wykorzystana do wyniesienia chińskiej sondy marsjańskiej Tianwen-1, tym razem na swój pokład zabrała statek kosmiczny Chang’e 5, którego nazwa oznacza chińską boginię księżyca.

Misja skończyła się sukcesem, 1 grudnia Chang’e 5 wylądował na powierzchni Księżyca w okolicach masywu wulkanicznego w północnej części Oceanu Burz. Lądownik księżycowy dokonał dwumetrowego odwiertu, z którego pobrał pół kilograma próbek skał, a specjalne ramię zgarnęło z powierzchni Księżyca jeszcze 1,5 kg gruntu. Z takim cennym ładunkiem sonda wystartowała w drogę powrotną i 16 grudnia wylądowała bezpiecznie w północnych Chinach.

Chiński program kosmiczny

Była to pierwsza od ponad 40 lat misja, którą realizowała bezzałogowa sonda na powierzchni Księżyca. Poprzednia odbyła się w 1976 roku, przeprowadziła ją sowiecka sonda księżycowa Łuna 24. Jednak technologie informatyczne, które zostały użyte przez Chińczyków, są już zupełnie inne niż te, które były stosowane w latach 70. Chang’e 5 to właściwie kosmiczny robot, który szeroko wykorzystuje technologię sztucznej inteligencji, co pozwala mu na bardzo wysoki poziom autonomii i dużo sprawniejsze reakcje na nieprzewidziane wcześniej wydarzenia.

Zdajemy sobie sprawę, że szczegóły techniczne dotyczące chińskich algorytmów sztucznej inteligencji są pilnie strzeżoną tajemnicą, ponieważ wyznaczają one obecnie przewagę w kosmicznym wyścigu zbrojeń, o czym pisałem już na łamach „Naszego Dziennika” („Kosmiczny wyścig”, 8 czerwca 2020). Musimy zatem polegać jedynie na skromnych informacjach, które zostały ujawnione przez chińskich naukowców. Jeden z takich systemów sztucznej inteligencji został wykorzystany już podczas lądowania automatycznej sondy Chang’e 5 do analizy cyfrowej zdjęć powierzchni Księżyca. Algorytm zidentyfikował położenie ponad 109 tysięcy nowych kraterów księżycowych i wykonał bardzo dokładną mapę powierzchni Księżyca, szczególnie w okolicach lądowania. Dotychczasowe metody analizy pozwalały na identyfikację co najwyżej kilkuset nowych kraterów, skala sprawności jest więc bardzo wysoka i świadczy o tym, że powierzchnia Księżyca jest jeszcze bardziej skomplikowana, niż nam się do tej pory wydawało.
Chińczycy oczywiście planują ciągłe udoskonalenie algorytmu, który wykorzystując metody „głębokiego uczenia” (deep learning), będzie stosowany w kolejnych lotach kosmicznych i badaniu różnych obiektów, takich jak inne planety i ich księżyce. W misji Chang’e 5 algorytmy sztucznej inteligencji samodzielnie obsługiwały fazę lądowania, zbierania próbek, startu z Księżyca, operacji na orbicie księżycowej oraz powrocie na Ziemię. Jak twierdzi Ouyang Ziyuan, główny koordynator projektu informatycznego, chińscy naukowcy wykorzystali technologię sztucznej inteligencji w 12 fazach misji kosmicznej. Algorytmy takie będą się dosłownie uczyły na podstawie danych z następnych misji i dzięki temu kolejne „roboty kosmiczne” będą mogły wykonywać samodzielnie coraz trudniejsze zadania, bez konieczności bezpośredniej kontroli z Ziemi. Ma to bardzo ważne znaczenie w planowanych misjach, które będą się odbywały coraz dalej od naszej planety.

Pamiętajmy, że fale radiowe oraz światło potrzebują aż 43 minut, aby dotrzeć z Ziemi do Jowisza, czyli sterowanie sondami wysyłanymi do badania księżyców Jowisza w czasie rzeczywistym staje się po prostu niemożliwe. Rozkaz wydany w Centrum Kontroli Lotów na Ziemi dotrze do sondy po 43 minutach, jego wykonanie zajmie np. 4 minuty, ale potwierdzenie tego faktu wróci na Ziemię po kolejnych 43 minutach. Zatem wykonanie prostego zadania i jego potwierdzenie to prawie dwie godziny.

Konieczność automatyzacji większości działań takiej sondy kosmicznej wymaga bardzo dużej autonomii, jaką zapewnią jedynie sprawne i samodoskonalące się algorytmy sztucznej inteligencji. Wysłanie w taką misję człowieka wymaga z kolei zapewnienia mu odpowiednich warunków do życia w statku kosmicznym przez wiele miesięcy, zapasów powietrza, wody i żywności, co jest bardzo kosztowne. Czy zatem czeka nas w przyszłości dominacja robotów kosmicznych zamiast wysyłania w Kosmos odpowiednio wyszkolonych ludzi?

Wierzący astronauci NASA

To pytanie stawiane było w historii podróży kosmicznych od samego początku. Jednak w największym dotychczasowym programie kosmicznym, jakim był amerykański program Apollo, postawiono na człowieka, który miał dokonać niezwykłych czynów, walcząc ze swoimi słabościami i zewnętrznymi niebezpieczeństwami, aby postawić stopę na Srebrnym Globie. Były to oczywiście dawne czasy, kiedy komputery były tak prymitywne, że astronauci sami musieli wykonywać obliczenia, robić wykresy i obliczać setki parametrów potrzebnych do realizacji misji. Lot w Kosmos poprzedzał długotrwały, wszechstronny trening, a sama misja była bardzo niebezpieczna i czasami kończyła się awarią, albo wręcz katastrofą.

O amerykańskim programie kosmicznym napisano tysiące książek, artykułów i nakręcono setki filmów. Wydaje się jednak, że ważny element tego programu do dzisiaj nie doczekał się właściwej promocji i pozostaje znany jedynie niewielkiej grupie specjalistów, a jest on niezmiernie ważny, szczególnie dzisiaj, kiedy zautomatyzowane roboty kosmiczne, wyposażone w algorytmy sztucznej inteligencji, zaczynają odgrywać decydującą rolę w programach kosmicznych. Chodzi o odpowiedź na pytanie, jakimi ludźmi byli specjaliści zaangażowani w amerykański program kosmiczny, i to nie tylko astronauci, ale również eksperci i inżynierowie pracujący na Ziemi.

Dzięki profesorowi Davidowi Noble’owi, autorowi książki „Religia techniki. Co łączy naukowców, inżynierów i myślicieli chrześcijańskich”, w której dokładnie opisał atmosferę panującą w laboratoriach NASA w tamtym czasie, możemy się zapoznać z ciekawymi faktami. Opisując sytuację z czasów realizacji misji Apollo, inżynier systemów pracujący w Centrum Lotów Kosmicznych im. Lyndona B. Johnsona w Houston, Jerry Klumans, stwierdził, że „wspólnota chrześcijańska w NASA nie jest mniejszością, mocno się zaznaczała, a ludzie pracujący w NASA otwarcie deklarowali, że są chrześcijanami”. Wyrażanie przekonań religijnych było wtedy w NASA całkowicie akceptowane i nikt nie zawracał sobie głowy prawnymi formułami dotyczącymi rozdziału państwa od Kościoła.

Według amerykańskiego magazynu „Los Angeles Harald Examiner” pod koniec lat 60. aż do zakończenia programu Apollo 90 proc. osób wybranych na astronautów było aktywnymi religijnie chrześcijanami. Świadczy o tym fakt, że w Wigilię Bożego Narodzenia 1968 roku astronauci pierwszej misji księżycowej Apollo 8 przetransmitowali na Ziemię czytanie pierwszych wersetów Biblii, którą oczywiście wzięli ze sobą na Księżyc. Jednak trzy dni później wojująca ateistka i feministka Madalyn Murray O’Hair, która wcześniej, w 1963 roku, doprowadziła do sądowej batalii zakazującej modlitwy w szkołach publicznych w USA, rozpętała podobną histeryczną nagonkę na agencję NASA. Fragmenty Pisma Świętego emitowane przez astronautów z powierzchni Księżyca były dla niej nie do przyjęcia.

Madalyn Murray uznała w swoim pozwie sądowym, że manifestowanie religijności w rządowej agencji jest niezgodne z konstytucją. Pisała: „To nie do uwierzenia, żeby ludzie, którzy są rzekomymi naukowcami, czytali w takich okolicznościach Biblię”. Wierzący naukowiec to ktoś, kto nie ma prawa istnieć. Czy nie przypomina to nam dzisiejszej sytuacji, kiedy tzw. lewicowi aktywiści nawołują w Polsce do pełnej ateizacji życia publicznego i organizują histeryczne protesty w przestrzeni publicznej? Amerykańska feministka w sierpniu 1969 roku pozwała przed sąd agencję NASA za „próbę ugruntowania w świecie chrześcijańskich religii”. Czy zatem sama ewangelizacja staje się wtedy przestępstwem, tak jak w pierwszych wiekach chrześcijaństwa?

Proces sądowy ciągnął się latami, w tym czasie zakończył się program Apollo, rozpoczęto eksplorację Kosmosu za pomocą wahadłowców i automatycznych sond kosmicznych, wyposażonych w coraz doskonalsze komputery.

Realne czy wirtualne

Nowe trendy, które obserwujemy w globalnych strategiach ekonomiczno-społecznych, nie omijają również technologii kosmicznych. Opisywałem je już na łamach „Naszego Dziennika” („Smart City – miasta przyszłości”, 4 lipca 2020), wskazując, że charakteryzują się one fuzją technologiczną, która zaciera podziały między fizycznymi, cyfrowymi i biologicznymi obszarami.

Najnowszą technologią, która z pewnością znajdzie zastosowanie w kolejnych misjach kosmicznych robotów, jest holografia neuronowa. Została ona opracowana na Uniwersytecie Stanforda i umożliwia dokładne odwzorowanie w czasie rzeczywistym otaczającego nas świata w technologii 3D. Pozwoli ona uczestniczyć w kosmicznej misji zdalnie, nie ruszając się z wygodnego fotela w Centrum Kierowania Lotów na Ziemi, dzięki dokładnej cyfrowej rekonstrukcji obrazu emitowanego przez wysłaną sondę. Ta technologia ma generować takie złudzenie rzeczywistości, które będzie nie do odróżnienia od realnej aktywności w świecie. Do tej pory było to domeną jedynie filmów science-fiction, z cyklu „Star Trek”, gdzie w odcinku „Następne pokolenie” pojawił się holodek, stając się klasycznym elementem wszystkich późniejszych produkcji.

Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda połączyli algorytmy sztucznej inteligencji z systemami optycznymi i stworzyli urządzenie, które samo uczy się, jak zmieniać dynamiczne obrazy z realnego świata w przekaz wirtualny. Jak deklarują naukowcy, w tej chwili ich system jest w stanie generować wielobarwne obrazy holograficzne w rozdzielczości 1080 pikseli w czasie rzeczywistym. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu odpowiednio skonstruowanej sztucznej sieci neuronalnej, która wykorzystuje naturalne własności kory wzrokowej człowieka. Algorytm pracujący w sprzężeniu zwrotnym z układem wzrokowym człowieka uczy się na bieżąco i modyfikuje generowane obrazy. To oczywiście dużo więcej niż funkcjonujące obecnie systemy wirtualnej rzeczywistości (Virtual Reality) i rozszerzonej rzeczywistości (Augmented Reality), które są znane szczególnie ze świata gier komputerowych i telewizji interaktywnej. Złudzenie ma być tak silne, że uniemożliwia odróżnienie generowanego obrazu od rzeczywistości.

Nie muszę dodawać, że taka technologia to spełnienie dążeń transhumanistów, aby zbudować w topologicznych przestrzeniach numerycznych komputerów świat, do którego człowiek zechce się przenieść sam, ponieważ otrzyma również złudzenie jego kreacji.

Człowiek zatem nie musi już lecieć w Kosmos, aby poczuć głębię tajemnicy Wszechświata, wystarczy, że wyślemy tam odpowiednią aparaturę rejestrującą, a na Ziemi, siedząc w fotelu, będziemy mogli uczestniczyć w specjalnie spreparowanej wizualizacji 3D, tworzonej w czasie rzeczywistym. Człowiek powoli będzie stawał się dodatkiem, który będzie jedynie uzupełniać końcowy etap eksploracji Kosmosu. Całą pracę wykonają roboty wyposażone w odpowiednie algorytmy sztucznej inteligencji. Tylko czy będzie to prawdziwe badanie Kosmosu, czy tylko jego cyfrowej, zmodyfikowanej holograficznej symulacji?