211service.com
Ar darome erdvėlaivius per daug savarankiškus?
Erdvėlaivio „Crew Dragon“ interjeras. Dimitri Gerondidakis / NASA
Kai „SpaceX“ įgulos drakonas nuvežė NASA astronautus į TKS netoli gegužės pabaigos , paleidimas sugrąžino pažįstamą vaizdą. Pirmą kartą po to, kai kosminis laivas buvo pašalintas, amerikietiškos raketos paleido iš Amerikos žemės, kad išgabentų amerikiečius į kosmosą.
Tačiau transporto priemonės viduje viskas negalėjo atrodyti kitaip. Dingo didžiulis šviesų, jungiklių ir rankenėlių skydelis, kuris kažkada dominavo erdvėlaivio interjere. Visa tai buvo pakeista futuristine kelių didelių jutiklinių ekranų konsole, kuri keičiasi įvairiais ekranais. Už šių ekranų transporto priemonę valdo programinė įranga, skirta patekti į kosmosą ir patekti į kosminę stotį visiškai autonomiškai.
Užaugau kaip pilotas, visa mano karjera, tam tikras būdas valdyti transporto priemonę – tai tikrai skiriasi, prieš pat „SpaceX“ misiją NASA televizijos žiūrovams sakė Dougas Hurley. Užuot raginus paspausti ranką ant valdymo svirties, navigacija dabar yra iš anksto nustatytų įvesčių serija. „SpaceX“ astronautai vis dar gali dalyvauti priimant sprendimus kritinėmis aplinkybėmis, tačiau didžioji dalis šios funkcijos pasitraukė iš jų rankų.
Ar tai svarbu? Programinė įranga niekada nevaidino svarbesnio vaidmens kosminiuose skrydžiuose. Jis tapo saugesnis ir efektyvesnis, todėl erdvėlaivis gali automatiškai prisitaikyti prie besikeičiančių sąlygų. Pasak NASA inžinieriaus Darrelo Raineso, vadovaujančio „Orion“ giliosios erdvės kapsulės programinės įrangos kūrimui, autonomija ypač svarbi tose srityse, kuriose yra kritinis atsako laikas, pavyzdžiui, kylant raketai po pakilimo, kai dėl problemos gali tekti pradėti nutraukimo seką. sekundžių reikalas. Arba tais atvejais, kai įgula dėl kokių nors priežasčių gali būti nedarbinga.
Didesnė autonomija yra praktiškai būtina tam, kad kai kurios erdvės skrydžio formos net veiktų. „Ad Astra“ yra Hiustone įsikūrusi įmonė, kuri siekia, kad plazminių raketų varymo technologija būtų gyvybinga. Eksperimentiniame variklyje naudojama plazma, pagaminta iš argono dujų, kuri šildoma naudojant elektromagnetines bangas. Sistemos programinės įrangos prižiūrimas derinimo procesas automatiškai nustato optimalius šio šildymo dažnius. Variklis visą galią pasiekia vos per kelias milisekundes. Žmogus negali laiku reaguoti į kažką panašaus, sako generalinis direktorius Franklinas Chang Díaz, buvęs astronautas, skridęs keliose erdvėlaivių misijose 1986–2002 m. Valdymo sistemos algoritmai naudojami kintančioms raketos sąlygoms atpažinti. kaip jis juda per paleidimo seką ir atitinkamai elkitės. Jis sako, kad be programinės įrangos negalėtume to padaryti gerai.
Tačiau per didelis pasitikėjimas programine įranga ir autonominėmis sistemomis skrendant į kosmosą sukuria naujų galimybių kilti problemoms. Tai ypač rūpi daugeliui naujų kosmoso pramonės varžovų, kurie nebūtinai yra pripratę prie agresyvių ir visapusiškų testų, reikalingų programinės įrangos problemoms pašalinti, ir vis dar bando rasti gerą pusiausvyrą tarp automatizavimo ir rankinio valdymo.
-
„Space Shuttle Atlantis“ turėjo tradicinį prietaisų skydelį, kurį galėjo naudoti pilotai.
Šiais laikais kelios klaidos daugiau nei viename milijone kodo eilučių gali parodyti skirtumą tarp misijos sėkmės ir nesėkmės. Tai matėme praėjusių metų pabaigoje, kai „Boeing“ „Starliner“ kapsulė (kita transporto priemonė, NASA tikisi išsiųsti į kosmosą amerikiečių astronautus) nepavyko patekti į TKS dėl vidinio laikmačio trikties . Žmogaus pilotas galėjo panaikinti gedimą, dėl kurio per anksti sudegė „Starliner“ varikliai. NASA administratorius Jimas Bridenstine'as netrukus po to, kai iškilo Starliner problemos, pastebėjo: jei laive būtų buvęs astronautas, dabar galėtume būti Tarptautinėje kosminėje stotyje.
Tačiau vėliau paaiškėjo, kad daugelis kitos programinės įrangos klaidos nebuvo užfiksuotos prieš paleidimą, įskaitant tokią, dėl kurios erdvėlaivis galėjo būti sunaikintas. Ir tai buvo kažkas, ko žmonių įgulos nariai galėjo lengvai nepaisyti.
„Boeing“ tikrai nesvetimas kosminių skrydžių technologijų kūrimas ir bandymas, todėl buvo netikėta, kad kompanija nesugebėjo susigaudyti šių problemų prieš „Starliner“ bandomąjį skrydį. Programinės įrangos defektai, ypač sudėtingame erdvėlaivio kode, nėra netikėti, NASA sakė kai buvo paviešintas antrasis gedimas. Tačiau buvo daug atvejų, kai „Boeing“ programinės įrangos kokybės procesai turėjo arba galėjo atskleisti defektus. „Boeing“ atmetė prašymą pakomentuoti.
Pasak Luke'o Schreierio, NI (anksčiau vadintos „National Instruments“) aviacijos ir kosmoso viceprezidento ir generalinio direktoriaus, programinės įrangos problemos yra neišvengiamos tiek autonominėse transporto priemonėse, tiek erdvėlaiviuose. Tai tik gyvenimas, sako jis. Vienintelis tikras sprendimas yra agresyviai iš anksto išbandyti šias problemas ir jas išspręsti: turite turėti tikrai griežtą programinės įrangos testavimo programą, kad surastumėte tas klaidas, kurios neišvengiamai bus.
Įveskite AI
Tačiau erdvė yra unikali aplinka, kurią reikia išbandyti. Sąlygas, su kuriomis susidurs erdvėlaivis, nėra lengva lygiuotis ant žemės. Nors autonominę transporto priemonę galima išimti iš treniruoklio ir pritaikyti lengvesnėms realioms sąlygoms, kad būtų pamažu tobulinama programinė įranga, to paties negalima padaryti su paleidimo raketa. Paleidimas, skrydis į kosmosą ir grįžimas į Žemę yra veiksmai, kurie arba įvyksta, arba ne – lengvosios versijos nėra.
Schreierio teigimu, dėl šios priežasties dirbtinis intelektas šiais laikais yra toks didelis dalykas skrydžiuose į kosmosą – galite sukurti autonominę sistemą, kuri galėtų numatyti tas sąlygas, o ne reikalauti, kad sąlygos būtų išmoktos atliekant tam tikrą modeliavimą. Jis sako, kad niekaip negalėtumėte patys imituoti visų naujos kuriamos aparatinės įrangos kampinių korpusų.
Taigi kai kurioms grupėms programinės įrangos testavimas nėra vien tik kodo klaidų radimas ir taisymas; tai taip pat būdas mokyti dirbtinio intelekto valdomą programinę įrangą. Pavyzdžiui, „Virgin Orbit“, kuri neseniai pirmą kartą bandė pasiųsti į kosmosą savo „LauncherOne“ transporto priemonę. Bendrovė bendradarbiavo su NI kurdama bandymų stendą, kuriame visi transporto priemonės jutikliai ir aviacijos elektronika buvo sujungti su programine įranga, skirta skristi į orbitą (iki tikslaus transporto priemonėje naudojamų laidų ilgio). Tuo metu, kai LauncherOne buvo pasiruošęs skristi, jis tikėjo, kad dėl bandymų jau tūkstančius kartų buvo kosmose ir jau susidūrė su daugybe skirtingų scenarijų.
Žinoma, pirmasis „LauncherOne“ bandomasis skrydis baigėsi nesėkmė , dėl priežasčių, kurios vis dar nebuvo atskleistos. Jei tai įvyko dėl programinės įrangos apribojimų, bandymas yra dar vienas ženklas, kad yra riba, kiek AI gali būti išmokytas susidoroti su realiomis sąlygomis.
Rainesas priduria, kad, priešingai nei lėtesnis NASA metodas bandymams, privačios įmonės gali judėti daug greičiau. Kai kuriems, pavyzdžiui, „SpaceX“, tai veikia gerai. Kitiems, pavyzdžiui, „Boeing“, tai gali sukelti netikėtų žagsėjimų.
Galiausiai blogiausias dalykas, kurį galite padaryti, tai padaryti ką nors visiškai rankinio arba visiškai autonominio, sako Nathanas Uitenbroekas, kitas NASA inžinierius, dirbantis su „Orion“ programinės įrangos kūrimu. Žmonės turi turėti galimybę įsikišti, jei programinė įranga sutrinka arba kompiuterio atmintis sunaikinama dėl nenumatytų įvykių (pavyzdžiui, kosminių spindulių sprogimo). Tačiau jie taip pat pasikliauja programine įranga, kad praneštų jiems, kai iškyla kitų problemų.
NASA yra įpratusi išsiaiškinti šią pusiausvyrą, o jos įgulose turinčiose transporto priemonėse yra įdiegtas perteklius. Erdvėlaivis veikė keliuose kompiuteriuose, naudodamas tą pačią programinę įrangą, o jei vienas turėjo problemų, kiti galėjo perimti. Atskiras kompiuteris veikė su visiškai skirtinga programine įranga, todėl jis galėjo perimti visą erdvėlaivį, jei sisteminis triktis paveiktų kitus. Rainesas ir Uitenbroekas teigia, kad toks pat perteklius naudojamas „Orion“, kuris taip pat apima automatinių funkcijų sluoksnį, kuris visiškai apeina programinę įrangą, kad būtų galima atlikti tokias svarbias funkcijas kaip parašiuto paleidimas.
„Crew Dragon“ yra atvejų, kai astronautai gali rankiniu būdu inicijuoti nutraukimo sekas ir, remdamiesi naujais įvestimis, gali nepaisyti programinės įrangos. Tačiau šių transporto priemonių konstrukcija reiškia, kad dabar žmogui sunkiau visiškai valdyti. Jutiklinio ekrano konsolė vis dar yra susieta su erdvėlaivio programine įranga ir jūs negalite jos visiškai apeiti, kai norite perimti erdvėlaivį, net ir kritiniu atveju.
Nėra sutarimo dėl to, kiek dar labiau sumažės (arba turėtų) sumažėti žmogaus vaidmuo skrydžiuose į kosmosą. Uitenbroekas mano, kad bandymas sukurti programinę įrangą, kuri galėtų atsižvelgti į visus galimus nenumatytus atvejus, yra tiesiog nepraktiška, ypač kai turite atlikti terminus.
Chang Díaz nesutinka, sakydamas, kad pasaulis krypsta į tašką, kai galiausiai žmogus bus pašalintas iš lygties.
Kuris metodas laimės, gali priklausyti nuo skirtingų šalių, siunčiančių žmones į kosmosą, sėkmės lygio. NASA neketina išbraukti žmonių iš lygties, bet jei komercinėms įmonėms bus lengviau sumažinti piloto vaidmenį ir leisti dirbtiniam intelektui perimti valdžią, nei jutikliniai ekranai ir bepilotis skrydis į TKS tėra tik išmėginimas. ateiti.