عندما تحتاج مركبة ناسا المريخية، بيرسيفيرانس، إلى التحرك من النقطة أ إلى النقطة ب، فإن الأمر ليس بسيطًا مثل توصيل اتجاهات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). يجب على المركبة أن تتجنب الحقول الصخرية والكثبان الرملية والمنحدرات الشديدة على كوكب غريب.
للمساعدة في رسم مسار للمثابرة، استعانت وكالة ناسا بمساعدة الذكاء الاصطناعي والتوأم الرقمي. وقال كيفن ميرفي، القائم بأعمال كبير مسؤولي الذكاء الاصطناعي في وكالة ناسا، إن التوائم الرقمية مفيدة بشكل خاص لوكالة ناسا، التي “تعمل في بعض البيئات الأكثر تطرفًا التي يمكن تخيلها”. تخلق هذه التقنية نسخة طبق الأصل افتراضية من البيئة والظروف الفعلية، مما يساعد علماء ناسا على فهم الظروف في الوقت الحقيقي في أماكن مثل الفضاء الخارجي والمريخ.
مثل وكالة ناسا، تتبنى صناعة الطيران الأوسع أيضًا استخدام التوائم الرقمية مع الذكاء الاصطناعي. وقالت كارين ويلكوكس، مديرة معهد أودن للهندسة والعلوم الحسابية وأستاذ هندسة الطيران والميكانيكا الهندسية بجامعة تكساس في أوستن، إن المراقبة البشرية والتحقق ضروريان للطائرات والأسلحة التي قد تعرض حياة الناس للخطر.
وقال ويلكوكس: “في الكثير من عمليات نشر الذكاء الاصطناعي التي رأيناها في بيئات أخرى، فإن مخاطر ارتكاب الأخطاء ليست حياة أو موت، وهذا يتيح للشركات التحرك بشكل أسرع بكثير”.
وأضافت: “الذكاء الاصطناعي قوي للغاية”. “لكن الذكاء الاصطناعي في حد ذاته لن يكون كافيا أبدا.”
داخل التوائم الرقمية لناسا
التوائم الرقمية ليست جديدة تمامًا على وكالة ناسا. كانت وكالة الفضاء رائدة في هذا المفهوم في الستينيات خلال مهمة أبولو.
ومنذ ذلك الحين، تطورت التكنولوجيا وحالات استخدامها. وقال مورفي إنه مع وجود طبقات من الذكاء الاصطناعي، فإن التوائم الرقمية تتجاوز النسخ الافتراضية ويمكنها الآن إجراء تنبؤات وتشخيص المشكلات والتوصية بالإجراءات في الوقت الفعلي. وأضاف أن الذكاء الاصطناعي يقدم رؤى أكثر من التوائم الرقمية وحدها، ويمكنه فرز بيانات الاستشعار الواردة إلى التوأم الرقمي بشكل أسرع من البشر، واكتشاف الحالات الشاذة أو المخاطر التي كان من الممكن تفويتها.
تم استخدام التقنيتين جنبًا إلى جنب عندما طورت وكالة ناسا مسار المثابرة. أخبر مورفي Business Insider أن المهندسين في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في كاليفورنيا قاموا بتزويد نموذج الذكاء الاصطناعي بالمعلومات، وهو نفس النوع من البيانات التي سيقدمونها للإنسان عند تصميم مسار مركبة المريخ. أنشأ الذكاء الاصطناعي طريقًا يتجنب التضاريس الخطرة. قام مهندسو ناسا بمراجعة وتحسين وفحص نسخة افتراضية طبق الأصل من البيئة المحيطة بـ Perseverance قبل إرسال الأوامر إلى المركبة الجوالة.
رسم متحرك للمركبة الجوالة Perseverance، حيث ساعد الذكاء الاصطناعي في تخطيط الطريق. ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
استخدمت ناسا أيضًا مجموعة من التوائم الرقمية لاختبار ومراقبة تلسكوب جيمس ويب الفضائي، وهو أداة ضخمة يبلغ ارتفاعها أربعة طوابق وبطول ملعب تنس.
وقال مورفي: “لقد كان كبيرًا جدًا بحيث لا يمكن اختباره في حجرة الفراغ الحرارية الخاصة بنا”.
وقال مورفي إن أحد التوأمين كان عبارة عن نموذج قائم على الفيديو ثلاثي الأبعاد، والذي يسمح للعلماء بتتبع فتح حاجب الشمس للتلسكوب، وهي “مناورة معقدة مع 344 نقطة فشل محتملة”.
وقام التوأم الآخر بتصميم قلب التلسكوب لتتبع درجة حرارته. وأوضح مورفي أنه إذا ارتفعت درجة حرارته، فقد يجعل التلسكوب أعمى وغير قادر على مراقبة المجرات.
وقالت جولي فان كامبين، مهندسة أنظمة مهمة تلسكوب ويب في وكالة ناسا، إنهم طوروا التوأم بدءًا من أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، قبل وجود الذكاء الاصطناعي كما نعرفه اليوم. لكن المصممين الذين صنعوا التوأمين يطبقون الآن خبراتهم على الجيل القادم من مشاريع ناسا، والتي تتضمن أدوات الذكاء الاصطناعي.
اليوم، تستخدم وكالة ناسا الذكاء الاصطناعي لتحليل الحجم الهائل من البيانات التي يجمعها تلسكوب جيمس ويب الفضائي كل يوم. وبمساعدة الذكاء الاصطناعي، تستطيع وكالة ناسا ربط مجموعات البيانات من مراصد مختلفة، مما يساعدها في الحصول على منظور أوسع حول الكون.
وقد شبه فان كامبين مجموعات البيانات بمنجم ذهب، ويساعد الذكاء الاصطناعي في اكتشاف شذرات الذهب والكنوز المدفونة بداخله.
إمكانيات لا حصر لها، ورهانات عالية
في حين أن التلسكوبات الضخمة ومركبات المريخ الجوالة قد تبدو مناسبة لناسا، إلا أن ميرفي يرى إمكانات تتجاوز بكثير استكشاف الفضاء. وقال إن الذكاء الاصطناعي ليس تقنية واحدة، ولا هو “حل واحد يناسب الجميع”.
وقال “إن التطبيقات النهائية لصناعة الطيران الأوسع لا حصر لها”.
وقال ويلكوكس إن الصيانة التنبؤية هي من بين التطبيقات الأكثر شيوعًا في صناعة الطيران. تقوم أجهزة الاستشعار ببث البيانات في الوقت الفعلي من طائرة أو محرك إلى التوأم الرقمي، ويقوم الذكاء الاصطناعي بتحديث حالة النسخة المتماثلة في الوقت الفعلي، ويمكن للتوأم إنشاء تنبؤات ليقوم البشر بتقييمها.
يؤدي هذا إلى نقل الصيانة من جدول زمني محدد إلى جدول يتم فيه استبدال الأجزاء فقط عندما يظهر النموذج مشاكل في الأداء أو التآكل، ويمكن للمصنعين التخطيط مسبقًا لوقت التوقف عن العمل. إيرباص هي إحدى الشركات التي تستخدم التوائم الرقمية والذكاء الاصطناعي للصيانة التنبؤية، فضلا عن تطوير المنتجات والتصنيع.
وفي الوقت نفسه، تطبق بوينغ تقنية الذكاء الاصطناعي وتقنية التوأم الرقمي لمحاكاة ظروف الاختبار لطائراتها.
وقال ويلكوكس إن شركات ووكالات الطيران حريصة على استخدام التوائم الرقمية أثناء الاختبار والتقييم، الأمر الذي قد يستغرق وقتًا طويلاً ومكلفًا. وقالت إنه عند تطوير طائرة مقاتلة عسكرية، على سبيل المثال، يمكن تخصيص ربع الميزانية للاختبار والتقييم. تدير وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة برنامجًا بحثيًا حول الذكاء الاصطناعي والتوائم الرقمية لتسريع اختبار الأنظمة القتالية، كل ذلك مع الحفاظ على السلامة.
لكن ويلكوكس قال إن المخاطر مرتفعة في صناعة الطيران، مما يتطلب قدرًا أكبر من التحقق والتحقق من صحة مخرجات الذكاء الاصطناعي مقارنة بالصناعات الأخرى.
قال ويلكوكس: “كان بإمكانك أن تسير بشكل أسرع بكثير إذا لم يكن لديك ما يدعو للقلق بشأن كونك مخطئًا”. “هذه ليست الطريقة التي نفعل بها الأشياء في مجال الطيران.”
وترى أن الذكاء الاصطناعي والتوائم الرقمية يكملان البشر، حيث توفر التكنولوجيا تدفقًا ثنائي الاتجاه للمعلومات بين البيئات المادية والافتراضية، مما يسمح للمحترفين بالتفاعل مع التكنولوجيا باللغة الطبيعية واتخاذ القرارات في الوقت الفعلي.
وقال مورفي إن فرق ناسا أجرت “اختبارات موسعة” قبل إطلاق تقنيات الذكاء الاصطناعي مع مركبة المريخ. وأضاف أنهم قاموا بفحص أكثر من 500 ألف متغير قبل إرسال الأوامر إلى Perseverance. ويقومون باستمرار بالتحقق من التوائم الرقمية وتحديثها مقابل الأداء الواقعي.
وقال مورفي إن الأمر كله يعود إلى مهمة مركزية: استكشاف الخيارات، واتخاذ القرارات، واكتشاف المشكلات – “دون تعريض الأشخاص أو الأجهزة للخطر”.
