NASA usa IA para gerar pontos de passagem do Perseverance em Marte e percorrer 456 metros

Demonstração da NASA com IA no rover Perseverance

Em dezembro, a NASA deu mais um passo pequeno - e gradual - na direcção de rovers de superfície mais autónomos.

Numa demonstração, a equipa do Perseverance recorreu à IA para produzir os pontos de passagem do trajecto. Em dois dias diferentes, o Perseverance seguiu esses pontos de passagem e percorreu, ao todo, 456 metros (0,456 km) sem controlo humano.

"Esta demonstração mostra o quanto as nossas capacidades avançaram e amplia a forma como iremos explorar outros mundos", afirmou o administrador da NASA, Jared Isaacman.

"Tecnologias autónomas como esta podem ajudar as missões a operar com mais eficiência, reagir a terrenos desafiadores e aumentar o retorno científico à medida que a distância da Terra cresce. É um forte exemplo de equipas a aplicar nova tecnologia com cuidado e responsabilidade em operações reais."

Por que os rovers precisam de autonomia em Marte

Marte está muito longe, e existe um atraso de cerca de 25 minutos num sinal de ida e volta entre a Terra e Marte. Na prática, isso significa que, de uma forma ou de outra, os rovers precisam de se virar sozinhos por curtos períodos.

Esse atraso influencia directamente o processo de planeamento de rotas. Os condutores de rovers aqui na Terra analisam imagens e dados de elevação e programam uma sequência de pontos de passagem, que normalmente não ficam a mais de 100 metros (0,10 km) de distância uns dos outros.

Depois, o plano de condução é enviado para a Deep Space Network (DSN) da NASA, que o transmite para um de vários orbitadores, que por sua vez o retransmitem ao Perseverance.

Como a IA criou a rota e como o Perseverance executou o percurso

Na demonstração, a IA avaliou imagens orbitais da câmara HiRISE, do Mars Reconnaissance Orbiter, além de modelos digitais de elevação. A IA - baseada na IA Claude, da Anthropic - reconheceu perigos como armadilhas de areia, campos de rochas, rocha exposta, e afloramentos rochosos. A partir disso, construiu um trajecto composto por uma série de pontos de passagem que contorna esses riscos.

A seguir, o sistema de auto-navegação do Perseverance assumiu a condução. Ele tem mais autonomia do que os seus antecessores e consegue processar imagens e planos de condução enquanto se desloca.

Testes na Terra: o “gémeo” VSTB no Mars Yard do JPL

Antes de esses pontos de passagem serem transmitidos para o Perseverance, houve um passo adicional importante. O Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA mantém um “gémeo” do Perseverance, chamado Vehicle System Test Bed (VSTB), no Mars Yard do JPL.

Trata-se de um modelo de engenharia que a equipa pode usar aqui na Terra para resolver problemas - ou para situações como esta. Versões de engenharia desse tipo são comuns em missões a Marte, e o JPL também possui uma para o Curiosity.

"Os elementos fundamentais da IA generativa estão a mostrar grande potencial para simplificar os pilares da navegação autónoma na condução fora do planeta: percepção (ver as rochas e ondulações), localização (saber onde estamos) e planeamento e controlo (decidir e executar o caminho mais seguro)", disse Vandi Verma, roboticista espacial do JPL e integrante da equipa de engenharia do Perseverance.

"Estamos a avançar para um dia em que a IA generativa e outras ferramentas inteligentes ajudarão os nossos rovers de superfície a realizar deslocamentos à escala de quilómetros, reduzindo a carga de trabalho dos operadores, e a sinalizar características interessantes da superfície para a nossa equipa científica ao vasculhar volumes enormes de imagens do rover."

A IA está a tornar-se rapidamente omnipresente no nosso dia a dia, surgindo até em áreas em que nem sempre existe um caso de uso forte.

Mas isto não é a NASA apenas a aderir à “onda” da IA. Por necessidade, a agência já vem desenvolvendo sistemas de navegação automática há algum tempo. Na realidade, o principal meio de condução do Perseverance é o seu sistema autónomo de auto-condução.

O obstáculo para a autonomia total: incerteza e re-localização

Um factor que impede a condução completamente autónoma é a forma como a incerteza aumenta quando o rover opera sem assistência humana. Quanto mais tempo o rover percorre, mais incerto ele fica sobre a própria posição na superfície.

A forma de contornar isso é re-localizar o rover no seu mapa. Hoje, essa tarefa é feita por humanos. No entanto, isso exige tempo, incluindo um ciclo completo de comunicação entre a Terra e Marte. No fim, essa etapa limita a distância que o Perseverance consegue percorrer sem uma “ajuda” externa.

A NASA/JPL também está a trabalhar numa maneira de o Perseverance re-localizar usando IA. O principal entrave é fazer a correspondência entre imagens orbitais e as imagens ao nível do solo captadas pelo rover. É muito provável que a IA seja treinada para se destacar precisamente nisso.

Fica claro que a IA deve assumir um papel bem maior na exploração planetária. O próximo rover de Marte pode ser bastante diferente dos actuais, com navegação autónoma mais avançada e outras funcionalidades baseadas em IA. Já existem conceitos de um enxame de drones voadores libertados por um rover para ampliar o alcance exploratório em Marte. Esses enxames seriam coordenados por IA para actuarem em conjunto e de forma autónoma.

E não é só a exploração de Marte que deve beneficiar da IA. A missão Dragonfly da NASA, rumo à lua Titã, de Saturno, fará uso extensivo de IA - não apenas para navegação autónoma enquanto o veículo de rotores voa, mas também para curadoria autónoma de dados.

"Imagine sistemas inteligentes não apenas em terra, na Terra, mas também em aplicações de borda nos nossos rovers, helicópteros, drones e outros elementos de superfície treinados com a sabedoria colectiva dos nossos engenheiros, cientistas e astronautas da NASA", disse Matt Wallace, gestor do Exploration Systems Office do JPL.

"Essa é a tecnologia transformadora de que precisamos para estabelecer a infraestrutura e os sistemas necessários para uma presença humana permanente na Lua e levar os EUA a Marte e além."

Este artigo foi publicado originalmente pela Universe Today. Leia o artigo original.