AI och ML har länge överskridit gränserna för science fiction, där de en gång i tiden bara föreställdes som verktyg för rymdkolonisering och interstellär utforskning.
Med de senaste uppdragen till Mars yta, SpaceX utveckling av återanvändbara supertunga raketer och forskning inom autonom AI-robotik står vi nu på tröskeln till en ny era inom rymdutforskning.
Ny forskning har banat väg för AI-integrerade robotar som kan bryta material direkt från planetens yta och bygga strukturer som kan hysa människor på ett säkert sätt, komplett med syrgasförsörjning.
Innovativ forskning om "konstitutionell AI" som styrs av demokratiskt framtagna åsikter kan utgöra en lösning för rymdstyrningen och göra det möjligt för mänskligheten att "exportera" effektiva styrmodeller till andra planeter.
I stället för att kolonisatörer får i uppdrag att bygga kan de helt enkelt gå in i en beboelig, nästan komplett anläggning och känna sig som hemma. AI-underhållna konstitutioner skulle stödja samhällsfunktioner som lever och växer i takt med att kolonin utvecklas.
Upptäckt av exoplaneter med AI
Att utforska exoplaneter - planeter utanför vårt solsystem - är ett avgörande steg i vår strävan att förstå kosmos och potentiellt identifiera beboeliga världar.
Mars är en språngbräda mot kolonisering av exoplaneter, men identifiering och forskning kring exoplaneter hjälper oss att förstå mer om jorden och varför den är "den utvalda" för att hysa avancerade livsformer.
Den Rymdteleskopet Kepler som lanserades 2009, var avgörande för den fortsatta exoplanetforskningen. Dess primära uppdrag var att observera över 150.000 stjärnor och identifiera exoplaneter genom att upptäcka den lilla nedtoningen av stjärnljuset när planeterna passerade framför sina värdstjärnor.
Uppdraget, som pågick mellan 2009 och 2013, ledde till upptäckten av tusentals exoplaneter, men den stora mängden data som samlades in av Kepler var exceptionellt svår att analysera med traditionella statistiska metoder.
Införandet av AI, i synnerhet djupa neurala nätverk med namnet ExoMinergjorde det möjligt för forskare att gå igenom åratal av data från rymdteleskop som Kepler, vilket möjliggjorde identifiering av nya planetkroppar med anmärkningsvärd precision.
Under 2021 validerade ExoMiner 301 nya exoplaneter. Kepler-uppdraget i sin helhet var otroligt framgångsrikt och resulterade i bekräftelsen av 4 888 exoplaneter per den 6 december 2021.
Keplers arv är djupt - efter nio år i rymden gav den bevis för att vår natthimmel är fylld av miljarder dolda planeter, varav många kan vara livsuppehållande i det förflutna, nutiden eller framtiden.
Lägger grunden för koloniseringen
För att människor ska kunna bosätta sig på andra planeter krävs gott om resurser - bland annat syre och råmaterial. Ett alternativ är att transportera resurserna till rymden med hjälp av raketer, vilket har blivit alltmer möjligt med SpaceX:s Falcon Heavy-system.
Men eftersom varje uppdrag kostar miljarder dollar skulle det vara betydligt mer effektivt att syntetisera och montera dessa resurser på plats med hjälp av autonoma robotar och forskningslaboratorier som skickas till planeten innan människorna anländer.
Robotar kan börja bygga färdig infrastruktur för kolonisatörer som är redo för människor. Infrastrukturen kan konstrueras och testas noggrant för att garantera säkerheten innan liv sätts på spel. Det skulle till och med kunna vara möjligt att utvinna resurser direkt från planetens yta.
Forskare har redan lagt fram en mängd teoretiska konstruktionsmetoder för att bygga infrastruktur på planeter som Mars, bland annat för NASA:s senaste Utmaning för 3D-utskrift av livsmiljöer, som gav designers i uppdrag att bygga praktiska skyddsrum med inbyggda kritiska överlevnadsmekanismer. Bland idéerna fanns skyddsrum som byggdes in i klippväggar eller 3D-printade skyddsrum som använde is som konstruktionsmaterial.
De senaste framstegen inom AI, ML och robotteknik skulle kunna stödja byggnation utanför planeten och kanske till och med hantera hela byggprocessen autonomt.
Till exempel har ett kinesiskt forskarlag framgångsrikt använde AI för att skapa syre på en simulerad yta på Mars. AI-roboten, som beskrivs i studien som publicerades i Syntes av naturen...fick i uppdrag att utveckla en katalysator från stenprover från Mars, vilket är nödvändigt för att påskynda syreproduktionsprocessen från vatten.
Den katalysator som bildas hjälper till att dela upp vatten (H2O) i syre (O2) och väte (H2) genom en elektrokemisk reaktion, vilket teoretiskt skulle göra det möjligt för autonoma robotar på Mars att syntetisera syre innan människan anländer.
Professor Jun Jiang, en av medförfattarna till artikeln, betonade prestationens betydelse och sa: "Den största konsekvensen är att en AI-styrd robot kan producera användbara kemikalier under okända förhållanden med okända material."
Robotar och autonoma forskningslaboratorier som dessa skulle kunna skapa syre på andra planeter för människor när de anländer, vilket skulle lägga grunden för kolonisering.
Skapande av material på andra planeter
Forskningen tar också fram metoder för att självständigt upptäcka och syntetisera nya material med hjälp av maskininlärning. DeepMind nyligen uppnått en ny milstolpe inom materialvetenskapen med sin System för grafiska nätverk för materialutforskning (GNoME).
GNoME lokaliserade 2,2 miljoner nya kristaller, vilket enligt forskarna skulle ta cirka 800 år med konventionella metoder. 700 stabila material testades ytterligare, och 41 av 58 syntetiserades av ett autonomt labb kallat A-Lab.
Den A-Lab vid Berkeley blandar och värmer ingredienser för att syntetisera dessa nya material och kombinerar robotteknik med maskininlärning för att hantera hela uppgiften med minimal mänsklig insats.
Föreställ dig en framtid där AI-system som GNoME används på planeter som Mars. Tillsammans med annan teknik skulle de kunna vara avgörande för att identifiera och syntetisera material direkt från planetens miljö. Samtidigt kan återanvändbara raketer som Falcon Heavy transportera material från jorden för att förse byggrobotar med råmaterial eller plattpackade, monteringsfärdiga delar.
Tidigare forskning har redan etablerat metoder för att analysera ytan på andra växter. Vi visste lite om sammansättningen av Mars yta och dess väder fram till 2018, då den Mars InSight-uppdraget att göra en heltäckande analys av planeten.
InSight bestod av tre primära instrument: den SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure), HP³ (Heat Flow and Physical Properties Package) och RISE (Rotation and Interior Structure Experiment).
- SEIS, en sofistikerad seismometer, mätte Mars inre vibrationer för att avslöja egenskaperna hos dess skorpa, mantel och kärna.
- HP³ hade som mål att mäta den röda planetens temperatur och bestämma dess interna värmeflöde.
- RISE, som utnyttjar radiovetenskap, analyserade vobblingen av Mars nordpol för att ge insikter om storleken och sammansättningen av dess metallkärna.
Utforskande uppdrag som InSight kan samla in inledande data från koloniserbara planeter för att hjälpa till att utforma teknik och metoder för att maximera resursanvändningen från planeten i fråga.
Byggprocessen skulle innebära att man utnyttjar planetens unika geologi och atmosfäriska sammansättning för att skapa material som lämpar sig för att bygga livsmiljöer, livsuppehållande system och annan viktig infrastruktur för mänskliga kolonier.
AI:s förmåga att snabbt analysera och iterera över miljontals potentiella kombinationer skulle påskynda processen med att hitta lämpliga material för olika koloniseringsbehov.
AI för rymdstyrning
När kolonier väl har etablerats i rymden kan AI hjälpa till att styra dem.
Rymdstyrningen är ett komplext ämne som tvingar oss att fråga oss vilka politiska och samhälleliga modeller vi ska exportera till den nya kolonin.
Att bilda valda eller representativa styrelseskick från en begränsad grupp människor är inte idealiskt, särskilt inte i början av en kolonisering. Konflikter och olika åsikter kan vara katastrofala, särskilt när kolonisatörerna också måste hantera den stress och de påfrestningar som det innebär att bo på en annan planet.
AI kan vara en lösning genom att erbjuda färdiga styrmodeller som vi utvecklar på jorden. Ett intressant exempel är Anthropics arbete med "Konstitutionell AI", vilket innebär att man genom en demokratisk process kodar in explicita värderingar i AI-system.
Konstitutionell AI är ett nytt sätt att integrera demokratiska värden i AI-system. Detta innebär att allmänheten deltar i utarbetandet av en uppsättning principer, eller en "konstitution", för AI-modeller, vilket säkerställer att dess beslutsfattande överensstämmer med allmänt accepterade normer och värderingar.
Etik och lagar för allmänheten i rymden
Som ett led i arbetet med konstitutionell AI har Anthropic utvecklat "kollektiv konstitutionell AI", som involverar en process för offentligt deltagande som används av Anthropic, där cirka 1 000 amerikaner deltar för att utarbeta en konstitution för ett AI-system, vilket visar att det är möjligt att engagera allmänheten i AI-styrning.
Anmärkningsvärt nog visade sig denna teknik förbättra biaspoängen jämfört med Anthropics konstitutionella standardmodeller.
Inom ramen för rymdstyrningen skulle liknande processer kunna genomföras för att samla in globala synpunkter på viktiga frågor som resursfördelning, interplanetär etik och miljöskydd.
Detta demokratiska tillvägagångssätt säkerställer att AI-systemen i rymdstyrningen styrs av olika perspektiv, vilket gör politiken mer representativ och inkluderande. Dessutom skulle de kunna utvecklas i takt med att rymdsamhällena växer.
Konstitutionella AI-system skulle kunna utformas för att upprätthålla och genomdriva rymdlagar och rymdpolicyer som återspeglar ett kollektivt mänskligt samförstånd genom att tillämpa detta tillvägagångssätt på rymdstyrningen.
Det kan handla om att hantera rymdtrafik, reglera gruvdrift på himlakroppar och se till att rymdutforskning bedrivs på ett etiskt och miljömässigt ansvarsfullt sätt. Dessutom kan den offentliga konstitutionen bidra till att säkerställa att övervaknings- och verkställighetsverksamheten är transparent och i linje med allmänna värderingar.
Naturligtvis finns det mycket arbete kvar att göra här, eftersom det är svårt att balansera AI:ns efterlevnad av etiska principer med praktisk funktionalitet, särskilt när det gäller att undvika att skapa alltför försiktiga eller ohjälpsamma system. Dessutom skulle AI-styrsystem fortfarande kunna påverkas av AI-inducerad partiskhet och felaktig framställning, vilket Anthropic medger i sitt arbete.
Från det autonoma uppförandet av beboeliga byggnader till AI-stödd styrning - farorna och farhågorna med rymdkolonisering utgör både en ny horisont och en utmaning.
AI kommer att kunna ta över en del av arbetet med rymdkoloniseringsprojekt och eventuellt skapa en beboelig infrastruktur med syre, naturresurser och kanske till och med bördiga gårdar som är redo att föda kolonisatörerna vid ankomsten.
När det gäller styrning skulle AI göra det möjligt för mänskligheten att utforma och exportera rigoröst testade konstitutionella modeller som på ett transparent sätt hanterar viktigt beslutsfattande.
Science fiction? För tillfället, men förmodligen inte för alltid.
