Intelligenza Artificiale per la gestione satellitare: la sfida delle interfacce

Intelligenza Artificiale per la gestione satellitare: la sfida delle interfacce

Secondo l’Ufficio delle Nazioni Unite per gli affari dello spazio extra-atmosferico, ci sarebbero oltre 8.000 satelliti in orbita, appena poco più della metà attivi. Un traffico che crea problemi in cielo (aumentando per esempio il rischio di collisione tra satelliti stessi, con conseguente formazione di detriti spaziali) ma pure a terra, dove gli operatori delle stazioni di controllo satellitari devono gestire un numero crescente di dati in situazioni sempre più complesse. L’Intelligenza Artificiale può supportare la gestione e il monitoraggio dei satelliti (anche permettendo all’operatore di controllare più satelliti in simultanea) facendo risparmiare tempo e risorse ma sempre garantendo efficacia e sicurezza. Come per ogni applicazione che richiede un’interazione umano-IA, la buona riuscita della partnership dipenderà dalla capacità di progettare interfacce intuitive e facilmente utilizzabili dall’utente. 

 

L’Intelligenza Artificiale nello spazio: una panoramica delle applicazioni

Se mai i robot affiancheranno gli astronauti nelle missioni spaziali, speriamo non siano depressi come Marvin, il paranoid android del romanzo ‘Guida Galattica per Autostoppisti’ di Douglas Adams, un robot tanto umano da avere una spiccata personalità, benché delle peggiori. Troppo presto per pensare di spedire robot nello spazio? “Diciamo che se ne comincia a parlare, soprattutto per necessità: avere un robot-assistente nelle operazioni spaziali extraveicolari, un cosiddetto cobot su modello di quelli già operativi in ambito terrestre, nel manufacturing per esempio, ridurrebbe tempi e costi delle missioni e aumenterebbe la sicurezza degli astronauti – spiega Simona Turco, Head of Business Development in Deep Blue – le agenzie spaziali e l’industria ci stanno lavorando per far sì che dalla ricerca si arrivi, nei prossimi anni, alla sperimentazione operativa”. 

Cobot a parte, gli astronauti già utilizzano sistemi robotici (veicoli a comando remoto, bracci manipolatori, ausili per la mobilità) nelle attività extraveicolari di assemblaggio e manutenzione di strutture o di manipolazione di materiali pericolosi. Sono però sistemi robotici comandati dall’uomo, non automatizzati. Non che l’automazione non sia arrivata nello spazio, il contrario. Anche nella sua forma più ‘evoluta’, ovvero come Intelligenza Artificiale. “Le sonde spaziali per l’esplorazione dei pianeti usano l’IA per prendere decisioni in autonomia, per esempio gestire l’imprevisto di un cambiamento di percorso o cercare specifici campioni di roccia, e per scremare l’enorme quantità di dati che raccolgono così da inviare ai centri di controllo terrestri solo quelli utili”. 

Le applicazioni più interessanti (e più versatili) dell’Intelligenza Artificiale nello spazio riguardano però i satelliti. “Negli ultimi anni, l’IA è stata usata con successo per migliorare diversi aspetti del funzionamento dei satelliti: comunicazione, processamento dei dati, predizione della percentuale di rischio di collisione con detriti spaziali o altri satelliti – prosegue Turco – un aspetto in cui non sono state ancora sfruttate le sue potenzialità riguarda invece il supporto al monitoraggio e controllo dei satelliti dalle stazioni terrestri per aiutare l’operatore a scegliere tempestivamente, e in base a una scala di priorità, l’intervento correttivo più sicuro e più efficace”. 

 

L’Intelligenza Artificiale nei centri di controllo satellitari terrestri

Oggi il monitoraggio dei satelliti viene eseguito da remoto da console situate nelle stazioni di controllo terrestri: da ogni singola postazione, l’operatore monitora e interviene su uno o più satelliti indipendenti o organizzati in veri e propri sistemi multi-satellitari. In quest’ultimo caso, l’operatore seleziona i dati dall’insieme dei sottosistemi di ogni satellite della costellazione, passando manualmente tra le diverse interfacce associate ai sottosistemi. “Deve poi valutare le priorità di intervento sulla base delle conseguenze che una mancata attività di correzione potrebbe causare. A prescindere dal livello di autonomia dei singoli satelliti, quindi, è evidente che nei sistemi multi-satellite il monitoraggio delle attività richiede la gestione di una quantità di informazioni sempre più grande, in scenari operativi sempre più articolati e diversificati”, sottolinea Turco.

Sulla scia delle torri remote multiple e digitali che controllano il traffico aereo di più aeroporti, anche nei centri di controllo satellitari l’Intelligenza Artificiale potrebbe supportare la gestione in parallelo di più satelliti. “L’IA farebbe un lavoro di analisi dati preliminare, ‘suggerendo’ all’operatore il satellite su cui intervenire e il tipo di intervento da mettere in atto in base ai dati che arrivano in quel momento e alle necessità. Aiuterebbe cioè a ridurre la complessità delle informazioni da gestire, fornirebbe un aiuto alla selezione e alla prioritizzazione dei dati da elaborare migliorando il processo decisionale”.

 

L’Intelligenza artificiale ha bisogno di valide interfacce 

Oltre alla programmazione degli algoritmi per l’analisi e la prioritizzazione dei dati satellitari, integrare l’Intelligenza Artificiale nel controllo satellitare (e in generale in ogni suo ambito di applicazione) significa progettare interfacce intuitive e facili da ‘leggere’ nonostante la complessità dei dati che rappresentano (compito che non può prescindere dai Fattori Umani, di cui abbiamo parlato qui e qui). “Il principale obiettivo delle interfacce intelligenti è quello di migliorare l’interazione utente-macchina e quindi la performance dell’operatore”, spiega Stefano Bonelli, Head of Innovative Human Factors in Deep Blue. In questo campo la ricerca è particolarmente interessata alle cosiddette interfacce adattive, che sono quelle progettate in modo che il loro utilizzo si adatti alla struttura cognitiva dell’utente (cioè al suo modo di ragionare) e al suo stato mentale ed emotivo. “Per applicazioni semplici, con pochi dati e scenari da gestire, la progettazione di interfacce adattive è facile. Ma se aumenta la complessità come nel caso della gestione multi-satellite aumentano pure le informazioni a disposizione e le interfacce devono sottoporre tutti questi dati all’utente in modo comprensibile per evitare problemi di sovraccarico e cali di attenzione”.

Sulla carta, le interfacce adattive sono il massimo dell’automazione intelligente, ma hanno un problema intrinseco: decidendo in autonomia quali informazioni presentare e in quale momento (in base a un cambiamento di stato dell’utente o di condizioni esterne), modificano il comportamento del sistema e tolgono in parte all’operatore la possibilità di prevedere come il sistema si comporterà, determinando un potenziale calo di fiducia nel sistema e paradossalmente aumentando fatica e ansia. Possono poi rappresentare un problema nel caso siano sotto il controllo di più operatori, che hanno naturalmente strutture cognitive differenti. “La progettazione e l’implementazione dell’automazione adattiva rappresentano una grande sfida per la ricerca – dice Bonelli – ma queste interfacce hanno il grande vantaggio di tenere l’utente sempre in contatto con le informazioni essenziali, integrando la capacità di una macchina di registrare le azioni e automatizzare i compiti con la comprensione del contesto e dell’azione logica di una persona”. Per questi motivi sono una sfida che non possiamo perdere.

Parla con noi