Il rover Perseverance della NASA su Marte sta impiegando tecnologie di intelligenza artificiale avanzate, come il campionamento adattivo con lo strumento PIXL, per analizzare autonomamente le composizioni rocciose alla ricerca di potenziali segni di antica vita microbica. Questo rappresenta un passo significativo verso missioni spaziali più intelligenti in grado di prendere decisioni in tempo reale senza intervento umano.
Analisi dei minerali su Marte potenziata dall’AI
Alcuni scienziati sognano di esplorare pianeti con veicoli spaziali “intelligenti” che sappiano esattamente quali dati cercare, dove trovarli e come analizzarli. Sebbene trasformare questo sogno in realtà richiederà tempo, i progressi compiuti con il rover Perseverance Mars della NASA offrono promettenti passi in quella direzione.
Per quasi tre anni, la missione del rover ha testato una forma di intelligenza artificiale che cerca minerali nelle rocce del Pianeta Rosso. Questa è la prima volta che l’IA è stata 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 della NASA nella California meridionale. 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 avrebbero potuto supportare la vita microbica nell’antico passato di Marte.
Chiamato “campionamento adattivo”, il software posiziona autonomamente lo strumento vicino a un bersaglio roccioso, quindi esamina le scansioni del bersaglio di PIXL per trovare minerali che valga la pena esaminare più a fondo. Tutto avviene in tempo reale, senza che il rover parli con i controllori di missione sulla Terra.
Il ricercatore principale, Abigail Allwood del JPL, ha dichiarato: “Utilizziamo l’intelligenza artificiale di PIXL per concentrarci sulla scienza chiave. Senza di essa, vedresti un accenno di qualcosa di interessante nei dati e poi dovresti riesaminare la roccia per studiarla meglio. Questo invece consente a PIXL di giungere a una conclusione senza che gli esseri umani esaminino i dati”.
I dati provenienti dagli strumenti di Perseverance, tra cui PIXL, stanno aiutando gli scienziati a determinare quando perforare un nucleo di roccia e sigillarlo in un tubo di titanio in modo che, insieme ad altri campioni ad alta priorità, possa essere portato sulla Terra per ulteriori studi nell’ambito della campagna Mars Sample Return della NASA.
Estensione delle capacità dell’AI oltre Marte
Il campionamento adattivo non è l’unica applicazione dell’IA su Marte. A circa 3.700 chilometri da Perseverance si trova Curiosity della NASA, che ha aperto la strada a una forma di IA che consente al rover di colpire autonomamente le rocce con un laser in base alla loro forma e colore. Studiando il gas che brucia dopo ogni colpo laser si rivela la composizione chimica di una roccia.
Perseverance presenta questa stessa capacità, nonché una forma più avanzata di IA che gli consente di navigare senza una direzione specifica dalla Terra. Entrambi i rover si affidano ancora a decine di ingegneri e scienziati per pianificare il set giornaliero di centinaia di comandi individuali, ma queste intelligenze digitali aiutano entrambe le missioni a fare di più in meno tempo.
Peter Lawson, che ha guidato l’implementazione del campionamento adattivo prima di ritirarsi dal JPL, ha affermato: “L’idea alla base del campionamento adattivo di PIXL è quella di aiutare gli scienziati a trovare l’ago in un pagliaio di dati, liberando tempo ed energia per concentrarsi su altre cose. In definitiva, ci aiuta a raccogliere la scienza migliore più rapidamente”.
L’intelligenza artificiale assiste PIXL in due modi. Innanzitutto, posiziona lo strumento nel modo giusto una volta che lo strumento si trova nelle vicinanze di un bersaglio roccioso. Situato all’estremità del braccio robotico di Perseverance, lo spettrometro poggia su sei piccole gambe robotiche, chiamate esapodi. La telecamera di PIXL controlla ripetutamente la distanza tra lo strumento e un bersaglio roccioso per facilitare il posizionamento.
Le oscillazioni di temperatura su Marte sono abbastanza grandi da far sì che il braccio di Perseverance si espanda o si contragga in modo microscopico, il che può far perdere la mira a PIXL. L’esapode regola automaticamente lo strumento per avvicinarlo eccezionalmente senza entrare in contatto con la roccia.
Una volta che PIXL è in posizione, un altro sistema AI ha la possibilità di brillare. PIXL scansiona un’area di roccia delle dimensioni di un francobollo, sparando raggi X migliaia di volte per creare una griglia di punti microscopici. Ogni punto rivela informazioni sulla composizione chimica dei minerali presenti.
I minerali sono essenziali per rispondere a domande chiave su Marte. A seconda della roccia, gli scienziati potrebbero essere alla ricerca di carbonati, che nascondono indizi su come l’acqua potrebbe aver formato la roccia, oppure potrebbero essere alla ricerca di fosfati, che potrebbero aver fornito nutrienti per i microbi, se ce ne fossero stati nel passato marziano.
Non c’è modo per gli scienziati di sapere in anticipo quale delle centinaia di raggi X farà emergere un particolare minerale, ma quando lo strumento troverà determinati minerali, si fermerà automaticamente per raccogliere più dati, un’azione chiamata “long dwell”. Man mano che il sistema migliora attraverso l’apprendimento automatico, l’elenco dei minerali su cui PIXL può concentrarsi con un long dwell si allunga.
David Thompson del JPL, che ha contribuito a sviluppare il software, ha spiegato: “PIXL è una specie di coltellino svizzero in quanto può essere configurato a seconda di ciò che gli scienziati stanno cercando in un dato momento. Marte è un ottimo posto per testare l’intelligenza artificiale, poiché abbiamo comunicazioni regolari ogni giorno, il che ci dà la possibilità di apportare modifiche lungo il percorso”.
Il rover Perseverance della NASA su Marte
Il rover Perseverance della NASA, parte della missione Mars 2020, è uno degli esploratori robotici più avanzati inviati sul Pianeta Rosso. Lanciato il 30 luglio 2020 e atterrato su Marte il 18 febbraio 2021, la missione principale di Perseverance è cercare segni di vita antica, raccogliere e nascondere campioni di roccia e suolo marziani e studiare il clima e la geologia di Marte.
Il rover è dotato di una serie di strumenti scientifici per agevolare i suoi compiti, tra cui telecamere, spettrometri, sensori ambientali e radar a penetrazione del suolo. Uno dei suoi strumenti di spicco è il PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry), uno spettrometro a fluorescenza a raggi X che gli consente di condurre analisi chimiche dettagliate delle rocce marziane su scala microscopica.
Perseverance trasporta anche il primo elicottero, Ingenuity, per testare il volo a motore su un altro pianeta, ampliando le capacità per le future missioni. Inoltre, il rover funge da precursore vitale per le future missioni umane su Marte, testando la tecnologia per estrarre ossigeno dall’atmosfera marziana e identificando altre condizioni ambientali che influenzeranno la vita umana su Marte.
Funzionando come un laboratorio mobile, Perseverance non solo cerca prove di vita microbica passata, ma apre anche la strada a future esplorazioni, dimostrando l’integrazione di robotica, tecnologia autonoma e scienza planetaria.
