Utiliser l'intelligence artificielle pour faire mieux évoluer les vaisseaux spatiaux.

La conception darwinienne : les astronefs les mieux adaptés survivront.

(source : Nasa Space Science News )

7 avril 1999 : Si deux chercheurs de l'espace peuvent en faire à leur guise, le terme de "vaisseau-mère" (mother ship) prendra un tout autre sens.

Alors qu'ils présentaient un article à la Conférence internationale sur la propulsion avancée (International Conference on Advanced Propulsion) qui se tenait à huntsville (Alabama), les Professeurs David Noever et Subbiah Baskaran (tous les deux du Laboratoire Marshall des Sciences de l'espace (NASA)) ont débattu de la possibilité de reproduction et d'évolution des vaisseaux spatiaux.

"La prochaine génération d'astronefs développera, à n'en pas douter, des caractéristiques que leurs ancetres n'auraient pas pu égaler," a dit Noever.

Les ordinateurs peuvent créer des listes sans fin de combinaisons pour essayer de résoudre un problème particulier, un processus appelé "soft-computing". Mais vous ne voulez pas d'un ordinateur qui crache indéfiniment des listes aléatoires de possibilités. Au contraire, en développant les fonctionnalités qui réussissent, les générations suivantes peuvent apprendre des erreurs du passé et se perfectionner avec succès. Ce processus partage quelques caractéristiques avec le concept biologique de sélection naturelle, dans lequel les organismes les plus capables survivent face à la pression de l'environnement et prolifèrent. La sélection naturelle, quand elle est appliquée à la conception informatique, est un des composants de l'intelligence artificielle.

Ca se résume à essayer d'obtenir des ordinateurs qu'ils reconnaissent des modèles et qu'ils réagissent en conséquence," ajoute Noever. "Nous considérons les choix de conception d'une tâche comme un biologiste considère un chromosome. Nous pouvons séparer et relier des tâches ensembles avec une grande vitesse, les faire se concurrencer, puis multiplier les survivantes."

Les "survivantes" sont celles qui ont atteint les buts de la tâche à accomplir. Appliquer la sélection naturelle à la conception par ordinateur de vaisseaux spatiaux pourrait créer de nouvelles possibilités pour développer des vaisseaux mieux, plus vite et moins cher. Un ordinateur à reconnaissance de modèles (pattern-recognizing), par exemple, pourrait déterminer si des parties en plastique peuvent remplacer sans danger et efficacement des céramiques de qualité "militaire" et durcies pour l'espace. Une telle substitution économiserait de l'argent car il est 10 fois moins cher de produire du plastique que de la céramique high-tech.

La NASA développe des vaisseaux spatiaux avec des capacités d'intelligence artificielle. Mars Pathfinder, Earth Observer et la sonde interplanétaire Deep Space 1 font partie des plus récentes applications de cette technologie. Deep Space 1 est tout spécialement intéressant pour Noever et Baskaran car c'est le premier grand astronef qui doit apprendre pendant sont long voyage solitaire à travers le système solaire.

"Il est évident qu'une mission de cette durée laisse du temps libre pour étudier," dit Noever.

Mais après un certain temps, le vaisseau aura lu tous ses "livres" et il n'y aura plus rien à étudier. Et ces livres seront périmés avant que la mission soit terminée. Donc des signaux de la Terre seront envoyés au vaisseau pour mette à jour sa bibliothèque de programmes. De la même façon que vous pouvez télécharger des mises à jour pour votre ordinateur à partir d'internet, les scientifiques peuvent envoyer de nouveaux logiciels et de nouvelles instructions pour le matériel à l'astronef. De cette façon, le vaisseau spatial peut continuer son éducation par des cours par correspondance.

"La quantité de nouvelles possibilités, que nous avons pour créer des améliorations, a été une surprise lorsque nous avons développé cette technologie," dit Noever.
En envoyant de nouvelles informations au vaisseau, des améliorations ont pu être faites sur la mémoire embarquée, sur la largeur de bande, sur les caractéristiques énergétique et de contrôle et sur les codes du logiciel de vol. Cette liaison Terre-vaisseau fonctionne dans les deux sens, ainsi les scientifiques peuvent télécharger le travail effectué par l'astronef et l'utiliser pour concevoir de meilleurs vaisseaux spatiaux.


Le corps par la nature, l'astronef par la NASA.

La nature évolue depuis des millions d'années, à coup de légers changements, en améliorant ses modèles par le processus de sélection naturelle. Les scientifiques s'en inspire pour améliorer la conception des vaissseaux spatiaux, ainsi les résultats de l'évolution sur Terre pourront un jour eux-memes s'adapter sur d'autres mondes de la même façon.

Par exemple, le pissenlit a évolué pour s'adapter aux problèmes de surpopulation et de navigation. A l'instar des graines de pissenlit qui s'éloignent en flottant dans l'air pour se planter loin de la fleur qui l'a vu naitre, l'astronef "pissenlit" pourrait faire atterrir un container sur une planète et le faire éclater pour libérer des milliers de minuscules "robots-éclaireurs". De cette façon, si quelque chose arrive à une de ces "graines", il y en aurait toujours assez pour s'occuper de la mission. Ces robots-éclaireurs amélioreront la conception du pissenlit parce qu'ils auront chacun la possibilité de "penser" et seront capables de communiquer avec les autres pendant qu'ils exploreront de leur côté. D'autres astronefs "conçus par la nature" de ce type auront sans doute des capacités plus grande pour la navigation, l'énergie et la communication.

Noever et Baskaran ont présenté leur article, "Darwinian Spacecraft: Soft Computing Strategies and the Breeding of Better, Faster, Cheaper Missions," (Astronefs darwiniens : stratégie logiciel et la reproduction de tâches plus efficaces, plus rapides et moins chères) à la 10e Conférence annuelle internationale sur la propulsion avancée. La conférence se tenait du 5 au 8 avril au Bevill Conference Center Hotel à Huntsville et réunissait des chercheurs du Marshall Space Flight Center, du Jet Propulsion Laboratory à Pasadena  (Californie) et de l'Institut américain d'aéronautique (American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)).

Traducteur : Christophe (équipe Trad. et Sci.)


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