Искусственный интеллект на орбите: зачем спутникам мозги и кто ответит, если они ошибутся

Мартин Холливелл — партнер NewSpace Capital, одной из первых в мире частных инвестиционных компаний, занимающихся исключительно компаниями на стадии роста в секторе космических технологий. Ранее он занимал должность главного технологического директора SES, где руководил глобальными технологиями и НИОКР с 2011 по 2019 год. 

Сегодня на орбите находится около 16 000 активных спутников. Аналитические фирмы, такие как Novaspace, прогнозируют, что в ближайшее десятилетие будет построено и запущено до 43 000 спутников. Другие, например Goldman Sachs, полагают, что только в ближайшие пять лет на низкую околоземную орбиту может быть выведено до 70 000 новых аппаратов. Точная цифра менее важна, чем то, о чем говорят эти прогнозы: спутниковые группировки становятся все больше.

И это хорошо. Космос — важнейшая движущая сила современного мира, затрагивающая практически каждую часть повседневной жизни. Но по мере роста этих группировок операторам-людям будет все труднее ими управлять. Сетью из нескольких спутников можно управлять с земли; сетью из сотен или даже тысяч — так же управлять уже нельзя. Спутники должны обмениваться данными, избегать взаимных помех, реагировать на изменения потребительского спроса и справляться с техническими проблемами. Некоторые решения приходится принимать за секунды, не дожидаясь инструкций с Земли. Именно поэтому бортовые вычисления, автоматизация и искусственный интеллект приобретают решающее значение. Спутникам придется просеивать и анализировать больше информации на орбите, а затем действовать в четких пределах, установленных людьми-операторами.

Обработка данных на орбите

Одним из главных применений ИИ станет обработка данных в космосе. Сегодня большинство спутниковых данных отправляется на Землю, где их чистят, сортируют и анализируют. Компании, занимающиеся наблюдением Земли, могут собирать огромные массивы снимков для отслеживания погоды, урожая, катастроф, землепользования или выбросов. Затем им приходится обрабатывать все это на земле, прежде чем они смогут предоставить клиентам полезную информацию. Если спутники смогут выполнять бóльшую часть этой работы на орбите, они будут передавать только те данные, которые действительно важны. Это сократит расходы и сэкономит время. В оборонной сфере, где скорость может решить исход операции, это поможет действовать гораздо быстрее. Бортовая обработка также может снизить зависимость от наземных систем, которые сами могут подвергнуться атаке или выйти из строя. Спутники остаются уязвимыми, но перенос части анализа на орбиту способен сделать систему в целом более устойчивой.

Перераспределение мощности

Спутники должны уметь распознавать закономерности, реагировать на изменения и корректировать планы практически в реальном времени. Это делает их идеальными кандидатами для внедрения ИИ. Одна из важных задач — управление пропускной способностью сети. Спрос на спутниковый диапазон постоянно меняется. Он может возрастать над городами в часы пик, вокруг крупных мероприятий, в зонах бедствий, на борту самолетов и кораблей или во время военных операций. ИИ способен отслеживать эти изменения и решать, куда направить лучи спутника, какую мощность использовать для каждого луча и когда перенести емкость в другое место. Это помогло бы спутниковым сетям направлять больше пропускной способности туда, где она нужнее всего, вместо того чтобы постоянно подавать одинаковый объем в одни и те же точки. Результатом стало бы более эффективное использование ограниченной мощности и доступного спектра.

Что если ИИ ошибется?

Барьеры здесь не только технические, но и юридические, и организационные. Большинство законов, контрактов, страховых полисов и эксплуатационных правил писались для систем, управляемых людьми. Они исходят из того, что каждое важное решение принимает названный человек. ИИ размывает ответственность. Если система искусственного интеллекта направит луч не в ту точку, нарушит работу другого сервиса или причинит ущерб, может оказаться трудно определить виновного: оператора спутника, производителя или софтверную компанию. Операторы также должны решить, какой объем контроля они готовы передать ИИ. Многие не против, чтобы ИИ давал рекомендации. Гораздо меньше тех, кто готов позволить ему менять сеть или перераспределять мощность без одобрения человека. По этой причине внедрение, вероятно, будет постепенным. Операторам потребуются четкие правила о том, какие решения ИИ может принимать самостоятельно, а какие по-прежнему должны утверждаться человеком.

Проектирование и производство космических аппаратов

ИИ повлияет не только на управление спутниками. Он также может помочь инженерам быстрее их проектировать и строить. Инженеры могут использовать ИИ для написания кода, поиска в технической документации, тестирования идей и предложения решений проектных задач. Он способен создавать ранние версии конструкций космических аппаратов, антенн, систем питания, полезной нагрузки или планов миссий. Людям-инженерам все равно придется проверять, тестировать и улучшать эту работу, но им не всегда нужно будет начинать с нуля. Это может сократить сроки разработки, снизить затраты и позволить меньшим командам выполнять работу, которая раньше требовала гораздо более крупных организаций. ИИ также может помогать на заводах, выявляя дефекты, прогнозируя задержки и показывая, когда оборудование нуждается в обслуживании. Он не заменит квалифицированных инженеров. Его главная ценность будет заключаться в быстром выполнении рутинной работы, чтобы люди могли уделять больше времени сложным решениям, безопасности и самым трудным техническим проблемам.

Построение доверия

Чтобы раскрыть весь потенциал ИИ, индустрии потребуются безопасные и доступные среды, в которых организации смогут обучать и развертывать модели, не теряя контроля над информацией. Этим средам необходима надежная кибербезопасность, четкие правила доступа и способы раздельного хранения данных каждой организации. Некоторые модели, возможно, придется обучать внутри корпоративных или правительственных сетей, чтобы конфиденциальные данные никогда их не покидали. Технические меры предосторожности помогут, но доверие тоже имеет значение. Индустрии также потребуются более совершенные стандарты, более четкая юридическая ответственность и надежное тестирование. Сама технология развивается быстро. Более трудная задача — создать правила, гарантии и уверенность, необходимые для ее использования. ИИ, возможно, скоро будет готов управлять бóльшей частью спутниковой сети. Вопрос в том, насколько быстро индустрия будет готова ему это позволить.

Автономия или контроль: дилемма оператора

Спор о внедрении ИИ в управление спутниками упирается в фундаментальный вопрос: что делать со скоростью принятия решений? На низкой орбите спутник проходит над зоной интереса за минуты. Если ему нужно ждать, пока наземный оператор заметит всплеск спроса, проанализирует обстановку и даст команду — окно возможностей будет упущено. Именно поэтому военные уже инвестируют в автономные орбитальные системы: в конфликте побеждает тот, чей спутник принимает решение за секунды, а не за минуты. Но та же скорость, которая дает преимущество в обороне, пугает в коммерческом секторе: что, если алгоритм неверно оценит ситуацию и направит мощный луч на соседний спутник, создав дипломатический инцидент? Решение, по мнению Холливелла, лежит не в отказе от автономии, а в создании «песочниц»: четко очерченных наборов действий, которые ИИ может предпринимать без спроса, — с жесткими стоп-линиями, за которыми решение возвращается человеку. Это компромисс между скоростью орбитальной механики и неспешностью юридической ответственности.

Источники: статья Мартина Холливелла для Expert Voices на Space.com; прогнозы Novaspace и Goldman Sachs; данные о количестве активных спутников на орбите.