Wie kleine "Superbots" billige, modulare Satelliten erschaffen

Es gibt Orte wie den Weltraum, an denen es nicht nur unwirtlich ist, Menschen zu Ingenieursarbeiten zu schicken, sondern auch sehr gefährlich und phänomenal teuer. Es ist auch unlogisch, hier auf der Erde riesige weltraumgeeignete Teile zu bauen und sie dann dort hinaufzuholen. US-Beamte brauchten etwas viel flexibleres, modulareres und insgesamt (künstlich) intelligenteres.

Betreten Sie das Phoenix-Projekt. Im Januar 2014 hat die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) Dr. Wei-Min Shen und seinem Team vom Information Sciences Institute (ISI) der University of Southern California (USC) einen Zuschuss von 1 Million US-Dollar für die Anpassung seines umkonfigurierbaren "SuperBot" gewährt Roboter für den Einsatz im Weltraum.

Zusammen mit NovaWurks aus Kalifornien wurde ISI beauftragt, 15-Pfund-Module (StarCells) herzustellen, die laut DARPA in Kombination eine "kostengünstige, modulare Satellitenarchitektur mit nahezu unbegrenzter Skalierbarkeit" bilden können.

Diese Geräte oder Satelliten können miteinander verbunden werden und "Daten-, Energie- und Wärmemanagementfunktionen gemeinsam nutzen", so DARPA. Sie können sich somit an eine Vielzahl unterschiedlicher Situationen oder Weltraummissionen "mit jeder Art, Größe oder Form der Nutzlast" anpassen. Die Module können auch kostengünstig am Fließband hergestellt werden.

PCMag besuchte Dr. Shens Büro in Marina del Rey, Kalifornien, um mehr zu erfahren. Dr. Shens Forschung am ISI konzentriert sich auf selbstrekonfigurierbare, adaptive und autonome Roboter und andere künstliche intelligente Systeme. Er wurde in Jinhua bei Shanghai geboren und nach der Kulturrevolution, als Deng Xiaoping die Universitäten wieder eröffnete, studierte Shen Elektrotechnik und Computertechnik an der Universität in Peking und schloss dieses Studium 1982 ab.

Als einer der besten Studenten des Landes durfte er sich dann für ein Studium in den USA bewerben. Er entschied sich für Carnegie Mellon, nachdem er Herbert Simon getroffen hatte, als er in Peking einen Vortrag über künstliche Intelligenz und Mensch-Computer-Interaktion hielt. Da Shen kaum sechs Monate lang intensiv Englisch gelernt hatte und der erste chinesische Student auf dem Festland an der CMU war, war es für ihn ein ziemlicher Kulturschock. Aber Simon betreute Shen und spielte eine immer wichtigere Rolle in seinem Lebenswerk.

"Er ist der größte Mann, den ich je gekannt habe", sagte Shen und zeigte auf die gerahmten Artikel über Simon über seinem Schreibtisch. (Simon starb 2001.)

Auf Shens Tisch, verstreut inmitten der üblichen Geek-Utensilien (Yoda, C-3PO und R2-D2), bewegten sich mehrere SuperBot-Einheiten mit blinkenden Infrarotdetektoren unabhängig voneinander. Jeder SuperBot misst etwa 5 x 2, 5 x 2, 5 Zoll und verfügt über sechs umkonfigurierbare Universalanschlüsse, Stromversorgung, Controller, Sensoren, Aktoren und Kommunikatoren (Infrarot, Bluetooth, Kurzwellenfunk). Sie haben drei verschiedene Bewegungen: Nick, Gier und Roll. In Labortests hat der SuperBot bewiesen, dass er mehr als 1.100 Meter weit fahren, ein Seil senkrecht hochklettern und eine 110 Meter hohe Sanddüne besteigen kann.

Dr. Shen erklärte, wie er zu Robotern kam: "Ich hatte immer einen Traum, selbst als ich zurück in China war, auf der Suche nach etwas, das ich in meinem Leben erschaffen konnte. Ich habe Computer studiert. Ich habe das Feld der künstlichen Intelligenz gefunden. Ich dachte, wow, Das ist großartig. Mein Traum war es dann, einen kleinen Roboter zu bauen, um wie ein kleines Kind zu lernen. Du würdest ihn in eine neue Umgebung werfen und er würde das Wissen von selbst erweitern. Später, als ich meine eigenen Kinder hatte und sah, wie sie lernen, dann wusste ich, dass wir weit weg von diesem Szenario sind!"

Anstatt also zu versuchen, die Art und Weise zu spiegeln, wie Menschen Wissen erwerben, "lehrte" Dr. Shen seine Roboter, auf "Überraschungen" zu reagieren und sich auf diese Weise anzupassen.

"Jedes Mal, wenn Sie eine Handlung ausführen", erklärte Dr. Shen, "machen Sie eine Vorhersage, bevor Sie sie ausführen, basierend auf Ihren bisherigen Erfahrungen und dem Wissen, das Sie bereits haben. Wenn Sie dann die Handlung ausführen, sehen Sie, was passiert. Wenn die Ergebnisse." zufällig mit Ihrer Vorhersage übereinstimmen, das ist großartig. Wenn nicht, nennen wir das eine ‚Überraschung ', und der Roboter muss in der Lage sein, die Situation zu stoppen und zu analysieren, herauszufinden, warum, zu überarbeiten, zu lernen und dann weiterzumachen."

Dr. Shen sagte, dass Forscher 100 SuperBots in die Wüste werfen könnten, wo sie sich als Rover-Fahrzeug neu konfigurieren und über die Sanddünen fahren könnten. Sie könnten sich dann neu konfigurieren, um Beine wachsen zu lassen und auf die Spitze einer Düne zu klettern, und "sich wieder in ein Gewächshaus zusammensetzen, Samen fallen lassen und diese Samen zwei Wochen lang schützen, bis sie anfangen zu wachsen".

Das SuperBot-Projekt hat sich in den letzten neun Jahren ständig weiterentwickelt. Die aktuelle Version der Software ist bis zu 2.000 (meistens C mit einem Assembler-Code), und es gibt fünf Versionen der elektronischen und mechanischen Konfigurationen.

Dr. Shen kann sich nicht direkt zur laufenden DARPA-Arbeit äußern, obwohl Berichte darauf hindeuten, dass ein Start irgendwann in diesem Jahr stattfinden könnte. Er wird jedoch sagen, dass sie derzeit Stromprobleme beheben oder einen Weg finden, wie die Einheiten Strom in einer Kette von Einheiten teilen können, wenn die Batterie eines Moduls ausfällt.

"SuperBot muss ohne eine globale Uhr oder einen Marktführer auskommen - jede Einheit muss unabhängig funktionieren", erklärte Shen. "Unsere Anschlüsse sind auch anders. Auch wenn eine Seite beschädigt ist, kann die andere Seite sagen: 'Ich verlasse Sie und stelle die Verbindung hier wieder her.' Sie rufen sich aus der Ferne über Kurzwellenfunk an. Wenn sie sich in der Nähe befinden, blinken sie über Infrarot. Wir arbeiten jetzt ständig an komplexeren Konfigurationen."

Aber als Shen gefragt wird, wie er auf den Namen gekommen ist, ist er ratlos. "Das ist eine interessante Frage. Ich dachte nur, 'Das ist ein großartiger Roboter, es braucht einen super Namen!' und dann dachte ich 'SuperBot!' und das wurde der Name. Ich liebe die Kreativität. Alles, was wir hier tun - nichts davon hat jemals zuvor existiert."

Weitere Informationen zum Phoenix-Projekt in Aktion finden Sie im folgenden Video.