Het autonoom navigeren van een ruimtevaartuig naar het Internationaal Ruimtestation (ISS) is een van de meest complexe uitdagingen in de moderne ruimtevaart. Om dit proces veiliger en efficiënter te maken, hebben ingenieurs van de Stanford University een nieuwe methode ontwikkeld waarbij AI-systemen gebruikmaken van zogenaamde 'wereldmodellen'. Deze technologie stelt vaartuigen in staat om mogelijke scenario's te simuleren voordat ze in de praktijk worden uitgevoerd.
Het proces van aanmeren aan het ISS is uiterst riskant vanwege de extreme snelheden en de contra-intuïtieve fysica in een lage aardbaan. Volgens een analyse van universetoday.com kan de operatie worden vergeleken met het parallel parkeren van een voertuig in een garage, terwijl beide objecten met een snelheid van 28.000 kilometer per uur over een snelweg razen. In deze omgeving kan een versnelling naar voren er bijvoorbeeld voor zorgen dat een vaartuig juist omhoog drijft, wat navigatie zonder geavanceerde systemen nagenoeg onmogelijk maakt.
Traditioneel vertrouwen ruimtevaartorganisaties op een combinatie van menselijke piloten en hardgecodeerde natuurkundige vergelijkingen. Hierbij worden Guidance, Navigation and Control (GNC)-algoritmen en Extended Kalman Filters ingezet om data van GPS-ontvangers en sterrenkijkers te verwerken. Deze systemen blijken echter kwetsbaar. Zo meldt dat conventionele computervisietechnieken gemakkelijk in de war kunnen raken door externe factoren, zoals schaduwvorming op het doelwit of reflecties van zonlicht op zonnepanelen.
Om deze beperkingen te overbruggen, hebben de onderzoekers van Stanford geëxperimenteerd met Reinforcement Learning (RL). Hoewel deze vorm van AI succesvol is in gesloten omgevingen zoals computerspellen, blijkt het in de ruimte te rigide. Wanneer parameters wijzigen, zoals de exacte positie van een koppelpoort, schieten RL-algoritmen vaak tekort. De oplossing die de onderzoekers presenteren in een pre-print op arXiv is het Out-of-this-World-Model (OWM). Dit systeem stelt de AI in staat om mentale simulaties uit te voeren, waardoor het vaartuig in feite scenario's kan 'dromen' om de uitkomst van acties te voorspellen voordat ze worden uitgevoerd, zoals beschreven door .
De noodzaak voor een dergelijke technologische sprong is groot, aangezien de gevolgen van een foutieve koppeling catastrofaal kunnen zijn. Een botsing met het ruimtestation vormt niet alleen een direct levensgevaar voor de aanwezige astronauten, maar kan ook leiden tot de creatie van een massaal puinveld. In de berichtgeving van wordt gewaarschuwd dat dit ruimtepuin vervolgens tientallen andere satellieten zou kunnen vernietigen en potentieel zelfs een risico zou kunnen vormen voor mensen op aarde.
Met de implementatie van het OWM-model hopen de Stanford-ingenieurs de autonomie van ruimtevaartuigen te vergroten. Door de afhankelijkheid van rigide programmering en constante menselijke interventie te verminderen, kan de interactie tussen objecten in de ruimte robuuster en veiliger worden gemaakt.