Editorial | El uso de la inteligencia artificial en los sistemas espaciales: oportunidades para la mejora de la misión

Crédito: boozallen.com

Desde analizar el terreno en Marte hasta mejorar las comunicaciones entre satélites Y para las comunicaciones terrestres, la inteligencia artificial (IA) juega un papel cada vez más importante en las operaciones y la exploración espaciales. Es una capacidad con muchas aplicaciones y una amplia promesa para un entorno espacial complejo y rico en datos.

Por ejemplo, muchas organizaciones con operaciones espaciales se están dando cuenta de la capacidad de la IA para realizar tareas complejas de forma rápida y precisa y mejorar la toma de decisiones. La adopción de la IA en todo el campo espacial puede ayudar a mejorar la eficacia y la resiliencia de la misión.

Además, el entorno espacial actual está abarrotado, complejo y disputado, un dominio de guerra que ya no es un refugio para los activos espaciales estadounidenses o aliados. La inteligencia artificial tiene el potencial de mejorar drásticamente la conciencia de campo, el comando y el control de la toma de decisiones y aumentar la resiliencia de los satélites y las redes que los conectan.

Sin embargo, para que estos desarrollos potenciales alcancen su máximo potencial, debemos mejorar la seguridad y la confianza en la tecnología de IA. Considere los análisis generados por la IA que ayudan en la toma de decisiones humanas. ¿Pueden los líderes y operadores confiar en que los algoritmos detrás de estos análisis también Objetivo, con datos adecuados y sin sesgos? ¿Pueden estar seguros de que los datos utilizados no se han corrompido o manipulado? Oponentes? Estas son preguntas importantes que deben responderse para estar seguro Cuando las vidas y los bienes vitales están en riesgo.

Los ejemplos trazan formas de usar la inteligencia artificial para aumentar las misiones espaciales críticas y lo que los usuarios necesitan para confiar en la tecnología.

Utilizando inteligencia artificial para mejorar la conciencia espacial

El espacio se está llenando. Más de 2.600 personas activas orbitan la Tierra hoy Satélites, mas que 34.000 objetos 10 cm o más, y más de 900.000 piezas de basura espacial entre 1 y 10 cm. Todos se mueven en diferentes órbitas, a través de diferentes niveles y a diferentes velocidades. Tener una imagen clara de este entorno complejo es un primer paso importante para operar con seguridad en el espacio y proteger los activos espaciales.

¿Es un objeto espacial escombros o un satélite manipulador? ¿Qué es p¿La pista revisada y cuáles son sus capacidades? “La inteligencia artificial funciona en muchos niveles para ayudar a los operadores a responder preguntas como estas y responder adecuadamente.

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Primero, las organizaciones pueden usar los datos disponibles y un sistema de inteligencia artificial para crear un catálogo completo de objetos conocidos y observados que orbitan la Tierra. Este sistema de inteligencia artificial puede monitorear y evaluar constantemente la probabilidad de colisión y alertar a los operadores de satélites y naves espaciales si aumenta el riesgo.

Así es como podría suceder un escenario como este. Una vez que los operadores han identificado un satélite en peligro con la ayuda de su «catálogo espacial», la IA puede ayudarlos a determinar el mejor curso de acción para proteger ese satélite. Este sistema de aprendizaje automático / inteligencia artificial combinará el modelado y la simulación tradicional con la red de aprendizaje profundo y los algoritmos de prevención de colisiones para producir rápidamente una lista de posibles maniobras para evitar el objeto espacial.

Tanto en el espacio como en la Tierra, cada maniobra de evasión potencial tiene una variedad de ventajas, desventajas y efectos interrelacionados. Por ejemplo, un curso de acción podría reducir los gastos de combustible así como el impacto operativo. Puede ayudar a los últimos operadores a «mirar hacia adelante» para reducir la interferencia o las colisiones finales.

Las organizaciones pueden programar el sistema de aprendizaje automático / IA para proporcionar las maniobras de evasión más adecuadas según los criterios más relevantes para la tarea en cuestión. Los usuarios – «humanos en el circuito» – pueden usar su juicio crítico y conocimiento para elegir entre opciones y realizar la maniobra más apropiada para mantener los valiosos activos espaciales fuera de peligro.

En situaciones urgentes, el sistema de aprendizaje automático / IA ofrecerá las soluciones recomendadas en minutos, en lugar de horas o días requeridos con los métodos tradicionales. Este es el poder de la IA para acelerar el conocimiento del campo y reducir costosas colisiones en el entorno espacial cada vez más concurrido de hoy.

Aprovechar la inteligencia artificial para acelerar la toma de decisiones de comando y control

Otra área donde la IA ofrece un gran potencial es la toma de decisiones de comando y control, particularmente cuando los activos están amenazados y tienen poco tiempo para responder.

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Considere un escenario en el que el operador debe proteger los activos espaciales del ataque antisatélite de ascenso directo (ASAT). En tal situación, el operador puede tener solo unos minutos para decidir qué hacer. La inteligencia artificial y el análisis de datos ponen a la mano una tarea que alguna vez fue imposible: ayudar a los tomadores de decisiones a analizar de manera eficiente cantidades masivas de datos y acceder rápidamente a una variedad de acciones potenciales.

El sistema de inteligencia artificial absorbe los datos de seguimiento de ASAT para identificar posibles objetivos. Luego desarrolla rápidamente múltiples vías de acción, que pueden incluir maniobras, contramedidas o participar en actividades ofensivas o defensivas. Con el aprendizaje automático, el sistema navega a través de muchos cursos de acción posibles, considerando tanto las consecuencias interrelacionadas como las implicaciones finales. Luego, los operadores y comandantes reciben una lista oportuna de opciones optimizadas, que aceleran la toma de decisiones de comando y control y fortalecen la defensa espacial en situaciones de misión crítica.

Mejora de la flexibilidad a través del aprendizaje automático Y automatización

En respuesta a las demandas comerciales de comunicación global y transmisión de datos, las torres de satélite y las redes que las conectan se han vuelto más grandes y complejas. Estas redes también se están volviendo cada vez más vulnerables a amenazas cinestésicas y no cinéticas cada vez más complejas.

Al adoptar la inteligencia artificial en los sistemas espaciales, los operadores pueden mitigar estas amenazas y hacer que las redes y torres espaciales sean más resistentes. Las empresas pueden utilizar la inteligencia artificial para escanear datos rápidamente para identificar vulnerabilidades de la red. Luego, pueden aplicar algoritmos de IA para «curarse» o autoadaptarse en respuesta, para garantizar que todos los nodos dentro de la red se vuelvan a conectar. Las organizaciones también pueden incorporar algoritmos de autoaprendizaje en los propios satélites, para hacerlos más autosuficientes y más flexibles en caso de que las conexiones de los enlaces superior e inferior se pierdan con las operaciones en tierra.

Además, la IA puede automatizar el monitoreo del «estado de salud» del satélite, resolviendo anomalías e implementando acciones defensivas contra amenazas. La automatización de tareas como estas en los propios satélites puede acelerar estos procedimientos y liberar a los operadores para que se centren en negocios más complejos y de misión crítica.

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Generar confianza a través del desarrollo de algoritmos y la capacitación de operadores

Al igual que con cualquier aplicación de una nueva tecnología, en el espacio o en cualquier otro lugar, la seguridad y la confianza son primordiales en la adopción y la eficacia. La seguridad de la IA comienza con el desarrollo de algoritmos de IA. Las organizaciones deben garantizar las proporciones de datos utilizados para entrenar algoritmos, asegurarse de que los algoritmos se desarrollen con el menor sesgo posible y que la seguridad se mantenga durante todo el proceso de desarrollo de software y almacenamiento de datos.

Además, las organizaciones con activos y sistemas espaciales deberán capacitar a los operadores en inteligencia artificial y aprendizaje automático, lo que incluye una comprensión de cómo se construyen y diseñan los sistemas de IA. Los operadores también deben tener un conocimiento completo de las capacidades y limitaciones de las soluciones impulsadas por IA. Solo a través de una formación y educación integrales, además de la implementación de operaciones seguras, los operadores y los responsables de la toma de decisiones confiarán lo suficiente en los sistemas de inteligencia artificial para utilizarlos en el desarrollo de sus misiones.

Para concluir

A medida que el entorno espacial evoluciona y se multiplica rápidamente con nuevos usuarios, nuevas capacidades y amenazas cada vez más complejas, disuadir y defender nuestros activos espaciales se ha convertido en un imperativo de la seguridad nacional y una tarea mucho más compleja. Al mejorar la conciencia espacial, acelerar las decisiones de comando y control, hacer que los satélites y sus redes sean más resistentes y más, las soluciones de inteligencia artificial brindan una oportunidad transformadora para proteger, mejorar y mejorar las misiones espaciales y ayudar a los Estados Unidos a mantener su dominio en el espacio. Para hacer realidad la gran promesa de la inteligencia artificial, también debemos asegurarnos de que los sistemas de inteligencia artificial se desarrollen y mantengan de manera segura y que los líderes y operadores tengan la capacitación y la comprensión necesarias para confiar en esta tecnología transformadora.


Chris Bogdan Es el ex director del Programa F-35 y vicepresidente senior del negocio de aviación de Booz Allen Hamilton. Surin Shah Es el líder en inteligencia artificial (IA) en el negocio de seguridad nacional de Booz Allen Hamilton.

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