Hvordan små 'superbots' vil skabe billige, modulære satellitter

Der er steder, som det ydre rum, hvor det ikke kun er uvurderligt at sende mennesker til at udføre ingeniørarbejde, men også meget farlige og fænomenalt dyre. Det er også ulogisk at bygge massive rumkvalificerede dele her på Jorden og derefter trække dem derop. Amerikanske embedsmænd havde brug for noget meget mere fleksibelt, modulopbygget og helt mere (kunstigt) intelligent.

Gå ind i Phoenix-projektet. I januar 2014 tildelte Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) Dr. Wei-Min Shen og hans team ved University of Southern California (USC) Information Sciences Institute (ISI) en bevilling på $ 1 million til at tilpasse sin "SuperBot" -konfigurerbare robotter til brug i rummet.

Sammen med Californien-baserede NovaWurks blev ISI bedt om at fremstille 15-pund moduler (kaldet StarCells), der - når de kombineres - kan danne "billig, modulopbygget satellitarkitektur, der kan skalere næsten uendeligt, " ifølge DARPA.

Disse enheder eller satlets er knyttet til hinanden og "deler data, strøm og termisk styring, " sagde DARPA. De kan således tilpasse sig en række forskellige situationer eller rumopgaver "med en hvilken som helst type, størrelse eller form nyttelast." Modulerne kan også produceres billigt på en samlebånd.

PCMag besøgte Dr. Shens kontor i Marina del Rey, Californien for at finde ud af mere. Dr. Shens forskning på ISI er fokuseret på selvkonfigurerbare, adaptive og autonome robotter og andre kunstige intelligente systemer. Han blev født i Jinhua i nærheden af ​​Shanghai, og efter den kulturelle revolution, da Deng Xiaoping genåbnede universiteterne, studerede Shen elektrisk og computerteknologi ved Beijing University og tog eksamen i 1982.

Som en af ​​de øverste studerende i landet fik han derefter lov til at ansøge om kandidatstudier i USA. Han valgte Carnegie Mellon, efter at have mødt Herbert Simon, da han besøgte Beijing for at forelæsge i kunstig intelligens og interaktion mellem mennesker og computere. Fordi Shen knap nok havde seks måneder med intensiv engelskundervisning og var den første kinesiske studerende på CMU, var det et ret kulturschok for ham. Men Simon mentorerede Shen og spillede en stadig vigtigere rolle i sit livs arbejde.

”Han er den største mand, jeg nogensinde har kendt, ” sagde Shen og pegede på de indrammede artikler om Simon over skrivebordet. (Simon døde i 2001.)

På Shens bord spredt midt i de sædvanlige nørdeparafernaliaer (Yoda, C-3PO og R2-D2) flyttede flere SuperBot-enheder, infrarøde detektorer, der blinkede, uafhængigt. Hver SuperBot måler ca. 5 x 2, 5 x 2, 5 tommer og har seks genkonfigurerbare universalstik, ombord strøm, controller, sensorer, aktuatorer og kommunikatorer (infrarød, Bluetooth, kortbølgeradio). De har tre forskellige bevægelser: tonehøjde, gab og rulle. I laboratorieundersøgelser har SuperBot bevist, at den kan køre mere end 1.100 meter i afstand, stige et reb lodret og klatre op på en 110 meter sandklit.

Dr. Shen forklarede, hvordan han kom ind i robotter: "Jeg havde altid en drøm, selv når jeg var tilbage i Kina, på udkig efter noget at skabe i min levetid. Jeg studerede computere. Jeg fandt området kunstig intelligens. Jeg tænkte, wow, dette er fantastisk. Min drøm var derefter at bygge en lille robot til at lære som et lille barn. Du ville smide det i et nyt miljø, og det ville vokse viden af ​​sig selv. Senere, da jeg havde mine egne børn, og så hvordan de lær, så vidste jeg, at vi er langt væk fra det scenarie!"

Så i stedet for at forsøge at spejle den måde, mennesker skaffer sig viden på, lærte Dr. Shen "sine robotter at reagere på" overraskelser "og tilpasse sig på den måde.

"Hver gang du laver en handling, " forklarede Dr. Shen, "foretager du en forudsigelse, før du gør det baseret på din tidligere erfaring og den viden, du allerede har. Så når du udfører handlingen, kan du se, hvad der sker. Hvis resultaterne tilfældigvis matcher din forudsigelse, det er fantastisk. Hvis ikke, kalder vi det en 'overraskelse', og roboten skal være i stand til at stoppe og analysere situationen, finde ud af hvorfor, revidere, lære og derefter fortsætte."

Dr. Shen sagde, at forskere kunne droppe 100 SuperBots i ørkenen, hvor de ville konfigurere sig selv som et rover-køretøj og bevæge sig over sandklitterne. De kunne derefter konfigurere sig til at vokse ben og klatre til toppen af ​​en klit, og "samles igen i et drivhus, droppe frø og beskytte disse frø i to uger, indtil de begynder at vokse."

SuperBot-projektet har konstant udviklet sig i løbet af de sidste ni år; den aktuelle version af softwaren er op til nr. 2.000 (for det meste C med en vis samlingskode), og der er fem versioner af de elektroniske og mekaniske konfigurationer.

Dr. Shen kan ikke kommentere direkte på det igangværende DARPA-arbejde, skønt rapporter antyder, at en lancering kan ske engang i år. Han vil dog sige, at de i øjeblikket løser strømproblemer, eller finder en måde for enhederne at dele strøm gennem en kæde af enheder, hvis et moduls batteri svigter.

"SuperBot skal klare sig uden et globalt ur eller en leder - hver enhed skal fungere uafhængigt, " forklarede Shen. "Vores stik er også forskellige. Selv hvis den ene side er beskadiget, kan den anden side sige: 'Jeg forlader dig og tilslutter igen her.' De ringer til hinanden på afstand ved hjælp af kortbølgeradio. Når de er tæt, blinker de ved hjælp af den infrarøde. Vi arbejder nu på mere sofistikerede konfigurationer hele tiden."

Men når Shen bliver spurgt om, hvordan han kom med navnet, er han stumpet. "Det er et interessant spørgsmål. Jeg tænkte bare, 'Dette er en fantastisk robot, den har brug for et super navn!' og så tænkte jeg 'SuperBot!' og det blev navnet. Jeg elsker kreativiteten. Alt, hvad vi gør her - intet af det har nogensinde eksisteret før."

For mere kan du tjekke Phoenix-projektet i aktion i videoen herunder.