Como a NASA usa inteligência artificial para explorar o espaço

A exploração espacial tem sido aprimorada com diversas tecnologias, incluindo a inteligência artificial, com a combinação NASA e IA acelerando pesquisas e descobertas que podem mudar os rumos da humanidade. As ferramentas inteligentes são grandes aliadas da agência há décadas.

Com planos de iniciar a volta das missões tripuladas à Lua em 2026 e estabelecer a presença humana por lá na próxima década, o órgão quer aproveitar os avanços da tecnologia para dar passos mais ambiciosos rumo ao espaço profundo. Para tanto, se comprometeu a usá-la de maneira segura.

Que tal saber um pouco mais sobre a relação NASA e IA?

O que é IA?

A NASA considera inteligência artificial todo tipo de tecnologia que auxilia máquinas e computadores a ter habilidades de pensamento semelhantes às humanas. Dispositivos com tais capacidades aprendem palavras e conceitos, reconhecem objetos e formulam previsões.

Eles também identificam padrões e trabalham autonomamente, com a agência espacial americana utilizando três tipos de IAs. Um deles é o aprendizado de máquina, que analisa grandes quantidades de dados e ensina computadores a realizar previsões rápidas e precisas.

O aprendizado profundo é outra ferramenta inteligente adotada na tecnologia espacial. Neste caso, faz eletrônicos funcionarem de forma parecida ao cérebro humano, aproveitando diferentes camadas de pensamento para reconhecer padrões e identificar informações relevantes.

A IA generativa, utilizada para gerar imagens e textos, responder questões complexas e realizar inúmeras outras tarefas, também está presente nos trabalhos da agência. Ela se baseia em deep learning.

Como a NASA usa inteligência artificial?

Ferramentas inteligentes estão em praticamente todos os setores, ajudando a apoiar missões, projetos de pesquisa científica e muito mais. Ela é usada, por exemplo, para analisar dados de satélites, desenvolver tecnologia para veículos autônomos, planejar e gerir as viagens ao espaço.

Diagnosticar e detectar anomalias, analisar conjuntos de dados fornecidos por telescópios e buscar planetas além do Sistema Solar são alguns dos outros trabalhos envolvendo os bots. Em alguns casos, eles identificaram informações que passaram despercebidas por especialistas humanos.

Mas não é só na exploração do espaço que as ferramentas inteligentes ajudam. A agência conta com a inteligência artificial em trabalhos na Terra, nos esforços de campanhas de socorro durante e após desastres naturais como incêndios florestais e furacões, além do controle de tráfego aéreo.

De modo geral, as soluções de IA oferecem diversos benefícios para a NASA, com destaque para o aumento da eficiência da força de trabalho e a economia de recursos. Elas também contribuem para simplificar e agilizar a tomada de decisões.

Exemplos de uso de IA pela NASA

A tecnologia tem colaborado com os trabalhos da agência espacial de diferentes maneiras. Confira alguns casos de utilização de inteligência artificial na NASA, na prática:

Direção autônoma em Marte

O atraso na comunicação, causado pela distância, pode ser catastrófico para os robôs no Planeta Vermelho. Para evitar problemas, o rover Perseverance usa IA para analisar imagens do terreno registradas por suas câmeras e definir o trajeto, na maior parte do tempo.

Trabalho semelhante com inteligência artificial em Marte foi feito no helicóptero Ingenuity, que realizou o primeiro voo motorizado em outro planeta. Sem o auxílio em tempo real dos controladores na Terra, o pequeno dispositivo acionou a IA para voar em segurança.

Caça a exoplanetas

A descoberta de objetos celestes é outro feito da parceria NASA e IA. Analisando dados do telescópio Kepler, a ferramenta ExoMiner identificou 301 novos planetas fora do Sistema Solar potencialmente habitáveis. Integrada ao supercomputador Pleiades, a rede neural distingue exoplanetas de falsos positivos.

Essa funcionalidade baseada em deep learning reconhece certos padrões em meio a grandes volumes de dados, filtrando ruídos que atrapalham a análise humana. No trabalho, ela usou informações coletadas há até 15 anos e que passaram por avaliação humana sem descobertas.

Monitorando o Sol

Em parceria com a IBM, a agência espacial desenvolveu um modelo de IA inovador de heliofísica capaz de trazer insights sobre a superfície dinâmica do Sol. Ao interpretar imagens de observação solares, a ferramenta prevê como a atividade do astro celeste afeta a Terra e a tecnologia espacial.

Funcionando como uma espécie de “previsão do tempo para o espaço”, o serviço ajuda a proteger recursos importantes dos efeitos das tempestades solares. Eventos do tipo têm potencial para causar danos a satélites, naves espaciais, astronautas, sistemas de geolocalização e aviação.

Planejamento de missões

As missões da NASA são planejadas por meio de soluções inteligentes como o Ambiente Automatizado de Planejamento e Programação (ASPEN). O software alimentado por IA otimiza a eficiência das viagens espaciais ao monitorar as condições das naves, prever falhas e automatizar reparos.

O Sistema de Avaliação Autônoma de Sala de Espera (AWARE) é outro, gerenciando atrasos operacionais, aprimorando o agendamento de missões e a alocação de recursos. Já o software de Planejamento e Agendamento de Cobertura (CLASP) garante a execução das atividades do cronograma, como nas missões à Lua.

Controle de voos

Ferramentas de IA também aparecem nos sistemas de controle de tráfego aeroespacial e aéreo da NASA, aumentando a eficiência e reduzindo custos. Entre eles, há o NextGen, que contribui com a tomada de decisões operacionais.

Prevenção de desastres e cibersegurança

Além do aprendizado de máquina no espaço, o órgão direciona recursos avançados para melhorar a vida na Terra. Um dos destaques é o modelo de IA para analisar padrões climáticos e prever eventos extremos como enchentes, incêndios florestais e explosões vulcânicas.

As tecnologias da NASA com AI abrangem, ainda, as operações de cibersegurança para proteger informações sobre robôs espaciais e outras inovações. Com algoritmos específicos, ela reforça a segurança de seus sistemas e mitiga danos causados por eventuais campanhas maliciosas.

O futuro da inteligência artificial nas missões da NASA

Os exemplos de IA em missões da NASA devem aumentar nos próximos anos. A agência planeja aproveitar o poder cada vez maior da tecnologia para descobertas transformadoras, tendo criado um departamento específico e nomeado o seu primeiro chefe de IA em 2024.

Liderado pelo especialista em dados David Salvagnini, o setor cuida da integração dos recursos inteligentes de maneira mais profunda nas missões. O trabalho envolve a criação de soluções para lidar com cenários complexos e em tempo real nas viagens tripuladas de longa duração.

O que vem por aí

Entre os trabalhos em andamento, vale destacar as IAs para emergências médicas dos astronautas. Os bots vão agir em situações de urgência nos apagões de comunicação, diagnosticando doenças e sugerindo tratamentos enquanto os tripulantes estiverem sem contato com a Terra.

A IA também aprimora sistemas autônomos para assumir o controle de espaçonaves nas missões longas, em situações específicas. Além disso, a agência quer utilizá-la em melhorias nos trajes espaciais, mecanismos avançados de detecção de lixo espacial e na resposta a perigos inesperados no espaço.

Simultaneamente, a NASA lida com desafios para implantar recursos avançados nas futuras missões ao espaço profundo. Eles incluem a exposição a ambientes extremos e radiação, que podem afetar eletrônicos, e a indisponibilidade da computação em nuvem para processar grandes quantidades de dados.

Uso responsável da tecnologia

A iniciativa “NASA 2040 AI Track”, com os planos de integração da IA na exploração espacial, também foca no uso responsável da tecnologia. Segundo Salvagnini, a implementação da tecnologia gera medo e, por isso, a agência estabeleceu regras para aproveitar esses recursos sem abusos.

“A IA pode tornar o nosso trabalho mais eficiente. Mas isso só acontece se abordarmos essas novas ferramentas da maneira certa, com os mesmos pilares que nos definem desde o início: segurança, transparência e confiabilidade”, afirmou o então administrador da NASA, Bill Nelson, no lançamento do projeto.

Para aumentar a segurança, a agência afirmou que as decisões tomadas serão sempre de humanos, por mais que a tecnologia tenha participado do trabalho. “A IA não é responsável pelo resultado. A pessoa é, o humano é”, ressaltou Salvagnini.

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