«Ελληνική όραση» σε διαστημικό όχημα

Η αποστολή ExoMars θα ερευνήσει αν υπήρξε ή υπάρχει ζωή υπό τη μορφή μικροοργανισμών στον Αρη




Το ρομποτικό όχημα (γραφιστική απεικόνιση) θα πρέπει να πλοηγείται εντελώς αυτόνομα, καθώς δεν θα βρίσκεται σε συνεχή επικοινωνία με το Κέντρο Ελέγχου στη Γη. Στόχος των Ελλήνων επιστημόνων είναι να αναπτύξουν ένα σύστημα που θα επιτρέπει στο όχημα να "βλέπει" γύρω του και να αποφασίζει πως θα κινηθεί.

Tου Κώστα Δεληγιάννη - kathimerini.gr

Ενα σύστημα «μηχανικής όρασης» που συνθέτουν Ελληνες επιστήμονες θα χρησιμοποιεί το ρομποτικό όχημα εξερεύνησης που κατασκευάζει η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία (ESA) για μελλοντικές αποστολές. Μία εξ αυτών είναι και η αποστολή ExoMars, της οποίας το διαστημικό όχημα προβλέπεται να προσεδαφιστεί στον Αρη το 2018. Βασικός στόχος της αποστολής είναι να αναζητήσει στοιχεία που θα βοηθήσουν τους ειδικούς να απαντήσουν στο κατά πόσον υπήρξε στο παρελθόν, ή υπάρχει ακόμη και σήμερα, ζωή υπό τη μορφή μικροοργανισμών στον Κόκκινο Πλανήτη.

Καθώς πολλοί ειδικοί πιστεύουν ότι ενδείξεις τέτοιων μικροοργανισμών πιθανότατα βρίσκονται κάτω από την επιφάνεια, το ρομπότ δεν θα αναλύσει μόνο επιφανειακά δείγματα, αλλά και από το υπέδαφος. Για τον λόγο αυτό είναι εξοπλισμένο με ένα τρυπάνι ώστε να μπορεί να σκάψει έως και 2 μέτρα. Κάτι που θα κάνει σε διάφορες υποψήφιες περιοχές, αρκετά μακριά από το σημείο προσεδάφισης.

«Επειδή το Κέντρο Ελέγχου στη Γη δεν θα βρίσκεται σε συνεχή επικοινωνία με το όχημα, το ρομπότ θα πρέπει να πλοηγείται εντελώς αυτόνομα για να φτάσει σε αυτές τις περιοχές», λέει στην «Κ» ο Δημήτριος Σούντρης, επίκουρος καθηγητής στο Μετσόβιο Πολυτεχνείο και μέλος της επιστημονικής ομάδας. Ετσι, αρμοδιότητα της ομάδας, στην οποία συμμετέχουν επίσης ερευνητές από το Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο και το ΙΤΕ-ΙΠ Κρήτης, είναι να αναπτύξει το σύστημα που θα επιτρέπει στο όχημα να «βλέπει» γύρω του και να αποφασίζει πώς θα κινηθεί.

Το σύστημα θα αποτελείται από τσιπ όπου θα «τρέχουν» ειδικοί αλγόριθμοι επεξεργασίας δεδομένων ρομποτικής όρασης. «Τα δεδομένα αυτά θα είναι οι φωτογραφίες από τις κάμερες υψηλής ανάλυσης που θα διαθέτει το ρομπότ και οι αλγόριθμοι θα δημιουργούν τρισδιάστατους χάρτες όπου θα απεικονίζεται με ακρίβεια ό,τι περιβάλλει το όχημα», εξηγεί ο κ. Σούντρης. Από τους χάρτες, το ρομπότ θα υπολογίζει κατ’ αρχάς ποια πορεία θα πρέπει να ακολουθήσει για να φτάσει στον προορισμό του. «Επίσης, θα του επιτρέπουν ανά πάσα στιγμή να αντιλαμβάνεται οποιοδήποτε εμπόδιο, όπως για παράδειγμα ένα βράχο που βρίσκεται μπροστά από τις ρόδες του, ώστε να στρίψει για να το αποφύγει».

Το ρομπότ της ESA δεν είναι, βέβαια, το πρώτο που θα εξερευνήσει τον Αρη – π.χ. το Curiosity βρίσκεται μόλις ενάμιση μήνα στον Κόκκινο Πλανήτη. Επομένως, ανάλογα συστήματα, και μάλιστα πετυχημένα, έχουν αναπτυχθεί και στο παρελθόν. Αυτό που ξεχωρίζει όμως τη δουλειά των Ελλήνων επιστημόνων είναι ότι η ESA θέλει το δικό της όχημα να «βλέπει»… καλύτερα και πιο γρήγορα. Πιο συγκεκριμένα, οι εικόνες από τις κάμερες θα έχουν ανάλυση 1.120 x 1.120 pixel, δηλαδή μεγαλύτερη ανάλυση απ’ ό,τι τα «μάτια» των άλλων ρομπότ. Κι αυτό γιατί οι ίδιες εικόνες θα μεταδίδονται ασύρματα στο Κέντρο Ελέγχου ώστε, από αυτές, οι υπεύθυνοι της αποστολής να αποφασίζουν ποιες περιοχές θα πρέπει να ερευνήσει το όχημα. «Ετσι, η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία θέλει το οπτικό υλικό να είναι όσο το δυνατόν καλύτερο, για να να μπορούν οι υπεύθυνοι να διακρίνουν ακόμη περισσότερες λεπτομέρειες στο αρειανό τοπίο», σημειώνει ο επίκουρος καθηγητής.

Αυτό σημαίνει πως το σύστημα θα έχει να επεξεργαστεί οπτικά δεδομένα μεγαλύτερου όγκου. «Την ίδια στιγμή, όμως, θα πρέπει να τα επεξεργάζεται και με μεγαλύτερη ταχύτητα, καθώς το ρομπότ θα κινείται πιο γρήγορα απ’ ό,τι τα προγενέστερα οχήματα». Κατά συνέπεια, θα χρειάζεται να «αντιλαμβάνεται» ταχύτερα το περιβάλλον, δηλαδή οι χάρτες θα πρέπει να ανανεώνονται με μεγαλύτερη συχνότητα.

Το τελικό τεστ

Εχοντας αναπτύξει μια πρώτη εκδοχή των αλγορίθμων και αφού τους ενσωμάτωσε στο κατάλληλο hardware, η ομάδα ολοκλήρωσε τον Ιούλιο με επιτυχία την αρχική φάση δοκιμών του συστήματος. Οι αλγόριθμοι θα βελτιωθούν ακόμη περισσότερο, ενώ θα γίνουν πολλά ακόμη τεστ που θα ελέγξουν αν η «όραση» του ρομπότ είναι απόλυτα αξιόπιστη, «αφού ακόμη κι ένα μικρό λάθος μπορεί να οδηγήσει στην πλήρη αποτυχία της αποστολής». Ετσι, για παράδειγμα, στόχος είναι οι αλγόριθμοι στο μέλλον να αξιοποιούν για τους χάρτες δεδομένα και από τεχνητούς δορυφόρους που περιστρέφονται γύρω από τον Αρη. Το τελικό τεστ του συστήματος θα γίνει από την ίδια την ESA, σε ένα πανομοιότυπο αντίγραφο του ρομπότ, που θα δοκιμασθεί σε περιβάλλον το οποίο προσομοιάζει στο ανάγλυφο του Αρη.

Τεχνητός δορυφόρος θα αναζητήσει μεθάνιο και άλλα αέρια

Εκτός από το όχημα εξερεύνησης, στην αποστολή ExoMars περιλαμβάνεται επιπλέον ένας τεχνητός δορυφόρος που θα αναζητήσει στην ατμόσφαιρα του Αρη μεθάνιο και άλλα αέρια – νδείξεις βιολογικής δραστηριότητας, όπως και μία στατική κάψουλα που θα πραγματοποιήσει μετρήσεις εκεί όπου θα προσεδαφιστεί. Παράλληλα με τα στοιχεία που θα προσφέρει στους επιστήμονες, η ExoMars θα αποτελέσει επίσης μία «πρόβα τζενεράλε» για μία σειρά από τεχνολογίες που η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία (ESA) σκοπεύει να χρησιμοποιήσει σε μία μεταγενέστερη, ακόμη πιο φιλόδοξη αποστολή, με ρομπότ που θα συλλέξουν δείγματα και θα τα μεταφέρουν πίσω στη Γη. Αυτός είναι ο λόγος, άλλωστε, που η ESA αποφάσισε να μην ακυρώσει την ExoMars τον περασμένο Φεβρουάριο, όταν η NASA γνωστοποίησε πως δεν θα συμμετάσχει στη σχεδίαση και τη χρηματοδότησή της. Στο μεταξύ, τη θέση της NASA στην αποστολή πήρε η ρωσική διαστημική υπηρεσία (Roscosmos).

Πέρα από το Διάστημα, πάντως, το εξελιγμένο σύστημα «μηχανικής όρασης» που αναπτύσσεται στην Ελλάδα είναι πιθανό να αποδειχθεί χρήσιμο και για άλλες εφαρμογές, πιο χρήσιμες στη Γη – όπως για ρομποτικούς διασώστες. «Οσον αφορά τα ελληνικά ιδρύματα, το έμμεσο όφελος είναι εξίσου σημαντικό, αφού το σύστημα δίνει την ευκαιρία στους φοιτητές μας να ασχοληθούν με τομείς που ανήκουν στην αιχμή της τεχνολογίας, για να υλοποιήσουν ένα πολύ απαιτητικό πρότζεκτ που θα δοκιμασθεί στην πράξη», συμπληρώνει ο κ. Σούντρης από το Μετσόβιο Πολυτεχνείο.

by physicsgg