Come l’AI sta rivoluzionando la scienza del rover Perseverance su Marte

L’intelligenza artificiale sta aiutando gli scienziati a identificare i minerali all’interno delle rocce studiate dal rover Perseverance della NASA. Alcuni scienziati sognano di esplorare pianeti con veicoli spaziali “intelligenti” che sappiano esattamente quali dati cercare, dove trovarli e come analizzarli. Anche se rendere questo sogno una realtà richiederà tempo, i progressi compiuti con il rover Perseverance offrono passi promettenti in questa direzione.

Per quasi tre anni, la missione del rover ha testato una forma di intelligenza artificiale che cerca i minerali nelle rocce del Pianeta Rosso. Questa è la prima volta che l’AI viene utilizzata su Marte per prendere decisioni autonome basate sull’analisi in tempo reale della composizione delle rocce. Il software supporta PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry), uno spettrometro sviluppato dal Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA in California. Mappando la composizione chimica dei minerali sulla superficie di una roccia, PIXL consente agli scienziati di determinare se la roccia si è formata in condizioni che potrebbero aver supportato la vita microbica nel passato antico di Marte.

Chiamato “campionamento adattivo,” il software posiziona autonomamente lo strumento vicino a un obiettivo roccioso, quindi esamina le scansioni di PIXL del bersaglio per trovare minerali che meritano un esame più approfondito. Tutto ciò avviene in tempo reale, senza che il rover debba comunicare con i controllori della missione sulla Terra.

“Usiamo l’AI di PIXL per concentrarci sulla scienza chiave,” ha dichiarato Abigail Allwood, investigatore principale dello strumento al JPL. “Senza di essa, vedresti un accenno di qualcosa di interessante nei dati e poi avresti bisogno di scansionare nuovamente la roccia per studiarla meglio. Questo permette a PIXL di raggiungere una conclusione senza che gli umani esaminino i dati.”

I dati dagli strumenti di Perseverance, incluso PIXL, aiutano gli scienziati a decidere quando perforare un nucleo di roccia e sigillarlo in un tubo di metallo titanio, in modo che possa essere portato sulla Terra per ulteriori studi nell’ambito della campagna di ritorno dei campioni marziani della NASA.

L’utilizzo dell’AI per posizionare PIXL

L’AI assiste PIXL in due modi. Primo, posiziona lo strumento in modo preciso una volta che è nelle vicinanze di un obiettivo roccioso. Situato alla fine del braccio robotico di Perseverance, lo spettrometro si trova su sei piccole gambe robotiche, chiamate esapodi. La fotocamera di PIXL controlla ripetutamente la distanza tra lo strumento e il bersaglio roccioso per aiutare con il posizionamento.

Le oscillazioni di temperatura su Marte sono sufficientemente grandi da far espandere o contrarre il braccio di Perseverance di una quantità microscopica, che può deviare l’orientamento di PIXL. L’esapode regola automaticamente lo strumento per avvicinarsi eccezionalmente senza entrare in contatto con la roccia.

“Dobbiamo fare regolazioni su scala micrometrica per ottenere la precisione di cui abbiamo bisogno,” ha affermato Allwood. “Si avvicina così tanto alla roccia da far rizzare i peli sul collo di un ingegnere.”

Creazione di una Mappa minerale

Una volta che PIXL è in posizione, un altro sistema di IA entra in azione. PIXL scansiona un’area delle dimensioni di un francobollo su una roccia, sparando un raggio X migliaia di volte per creare una griglia di punti microscopici. Ogni punto rivela informazioni sulla composizione chimica dei minerali presenti.

I minerali sono cruciali per rispondere a domande chiave su Marte. A seconda della roccia, gli scienziati potrebbero cercare carbonati, che nascondono indizi su come l’acqua potrebbe aver formato la roccia, o fosfati, che potrebbero aver fornito nutrienti per i microbi, se mai esistiti nel passato marziano.

Non c’è modo per gli scienziati di sapere in anticipo quale dei centinaia di zaps di X-ray rivelerà un particolare minerale, ma quando lo strumento trova determinati minerali, può automaticamente fermarsi per raccogliere più dati — un’azione chiamata “long dwell.” Man mano che il sistema migliora tramite l’apprendimento automatico, la lista dei minerali su cui PIXL può concentrarsi con un long dwell sta crescendo.

“PIXL è come un coltellino svizzero in quanto può essere configurato a seconda di ciò che gli scienziati stanno cercando in un dato momento,” ha detto David Thompson del JPL, che ha contribuito a sviluppare il software. “Marte è un ottimo posto per testare l’IA poiché abbiamo comunicazioni regolari ogni giorno, dandoci la possibilità di fare aggiustamenti lungo il percorso.”

Le future missioni che viaggeranno più lontano nel sistema solare saranno fuori contatto per periodi più lunghi rispetto alle missioni attuali su Marte. Ecco perché c’è un forte interesse nello sviluppare più autonomia per le missioni che esplorano e conducono scienza a beneficio dell’umanità.

Conclusione:

L’utilizzo dell’intelligenza artificiale nel rover Perseverance della NASA rappresenta un avanzamento significativo nella ricerca spaziale, consentendo operazioni più autonome e precise. Mentre l’IA continua a evolversi, possiamo aspettarci che future missioni spaziali diventino sempre più efficienti, offrendo nuove scoperte e avanzamenti scientifici.