Декілька загальновідомих фактів в сьогоднішніх тенденціях розвитку «некосмічних» технологій дозволяють припустити, що в осяжному майбутньому концепції дослідження тіл Системи і подальшого створення на них постійних форпостів людства, можуть зазнати суттєвих змін.
Сучасний стан і уявлення
Як зараз виглядають концепції автоматичного дослідження тіл Системи і подальшого створення на них постійних форпостів людства? Дуже коротко їх можна описати так:
Автоматичні дослідження небесних тіл
Створюється автономний самодостатній апарат для виконання обмеженої низки наукових задач. Цей апарат закидається на іншу планету в режимі One-Way-Ticket, без можливості ремонту і з дуже обмеженими можливостями в зміні пріоритетів і методів досліджень та мобільності на місці перебування. Цей апарат доставляється в цільову локацію і надалі його доля залежить виключно від передбачливості проектантів, сумлінності творців, майстерності команди ЦУПу і Провидіння. Будь-яка, навіть найменша несподіванка, може стати фатальною для всієї місії. Місії, вартістю сотні мільйонів народних доларів.
Саме тому створення сучасних автоматичних планетоходів являє собою задачу на межі можливостей цивілізації. Треба одразу передбачити все. І зробити все так, аби звести до мінімуму ймовірність будь-яких нештатних ситуацій. Про те, на скільки цей аспект критичний, дуже добре показано в статті пана Павла Поцелуєва «Лонгрид: Марсоходы, которые изменили всё. Итоги миссии Spirit и Opportunity». На прикладі фантастичних у своїй успішності місій марсоходів, ми також бачимо, що достатньо одному колесу загрузнути в піску, або навпаки, отримати піску на сонячну батарею, як все закінчується. І ніхто тому ради дати не в змозі. Навіть «Персі», який зараз збирається на Марс, не застрахований від подібних прикростей. Всім нам лишається тримати кулаки, аби негаразди оминули його. Бо допомоги чекати нема звідки.
Резюмую: найбільш вразливим місцем планетоходних місій є критична чутливість до наслідків нештатних ситуацій.
Створення позаземних поселень людства
Якщо ви уважно подивитеся на не дуже давні популярні ролики, які демонструють процес створення Мунбурга чи Марсвілля ви обов’язково помітите присутність людей на стадії розгортання та будівництва. І це зрозуміло, бо наразі ще ніхто не вміє створювати самозбудовані поселення. Навіть за умови попереднього «закидання» на будівельний майданчик необхідних машин та конструкцій, люди мусять організовувати на місці процес і навіть «крутити гайки» та «копати від паркану до обіду». І все б нічого, якби не смертельне довкілля, обмежені запаси, жорсткий графік логістики і звичайна втома, врешті решт. Якщо ми поглянемо з цього боку на будівництво позаземних анклавів людства, ми без сумнівів визнаємо, що біологічна одиниця є не просто найслабкішою ланкою процесу, вона ще вкрай непродуктивна — потребує багатотонних систем життєзабезпечення, сотень кілограмів припасів, і працює, в кращому випадку, лише половину часу. А потім ще ту біоодиницю треба якось повертати в більш обжиті місцини. А це кораблі, пальне і безліч небезпечної мороки.
В останні рік-два акценти все більше зміщуються до роботизованих технологій будівництва. Наприклад, саме спеціалізованими роботами NASA планує побудувати на Місяці радіотелескоп кілометрового діаметру, як це показав у своєму матеріалі NASA построит километровый телескоп на Луне?! пан ALEXANDR TARLAKOVSKY.
Резюмую: шириться розуміння того, що люди мають приходити в космічні поселення «на все готове».
Чи є якісь варіанти подолання зазначених і очевидних негараздів?
Звісно, що є. І їх багато. Я розповім про той, що видається мені найефективнішим і найбільш логічним. Спочатку я назву вже існуючі передумови вирішення проблем. Для особливо прискіпливих підкреслю — «існуючі», це не означає можливість їхнього заказу на Ali Expres. Це означає лише те, що стан справ в розвитку тематик дозволяє з великою долею впевненості прогнозувати їхню придатність до вирішення згаданих проблем.
- Роєві технології
- Робото-технічні системи з кількома десятками кінематичних ступенів свободи
- Штучний інтелект
- Прообраз автоматів Неймана
Роєві технології
Роєві технології співпраці окремих кібернетичних одиниць останнім часом продемонстрували реальні успіхи на полі бою. Як модельованого, так і реального. Ось, Пентагон тестує цілі бойові підрозділи роботів: рої дронів плюс загони наземних роботів. А тут про те, як Туреччина вперше використовувала «рої безпілотників» в Сирії. Кому цікаво розібратися в темі розподіленого інтелекту глибше, копати можна починати звідси.
Головний бонус, що надає система з розподіленим інтелектом — це в рази більша ймовірність виконання місії в порівнянні з моно-апаратною реалізацією. Практика доводить, що навіть у випадку знищення частини «робо-рою», решта може продовжувати виконання місії, узгоджуючи та перерозподіляючи між собою локальні задачі. Додатковими бонусами робототехнічного рою можу назвати:
- Можливість резервного бекапу важливих даних одразу в кількох окремих копіях.
- Можливість розширення спектру доступних задач за рахунок створення рою з різних груп спеціалізованих автоматів
- Сумарна обчислювальна потужність мережі рою може в рази перевищувати потужність комп’ютера автономного планетоходу.
- В разі створення окремих елементів рою на базі глибоко уніфікованих платформ, можливий навіть нескладний крупновузловий ремонт «поранених» побратимів за рахунок привезеного з собою аварійного запасу стандартних модулів та вузлів.
Абсолютно очевидно, що рій невеликих апаратів, який працює як єдине ціле, здатен виконувати такий широкий спектр задач, який в принципі не доступний планетоходу. Наприклад, в геології, одночасно може відбуватися відбір зразків на великих площах, даючи практично суцільну геокарту регіону. Так само, сейсморозвідка з кількома широко рознесеними приймачами дозволить «малювати» тривимірну карту надр — шукати каверни для розгортання поселення а також корисні копалини, перш за все — воду.
Робото-технічні системи з кількома десятками кінематичних ступенів свободи
Це про вражаючі досягнення Boston Dynamics. З усього розмаїття їхніх розробок я хочу звернути вашу увагу на дві ключові для космічно-планетарного застосування:
Напевно, ви вже бачили ці відеосюжети. Але я пропоную переглянути їх ще раз, постійно тримаючи на увазі питання «а як це все можна використати в дослідженні планет та будівництві позаземних поселень?»
А тепер уявіть собі спектр можливих задач, які здатен реалізувати рій з кількох Атласів та кільканадцяти Спотів. Я не зміг вигадати задачу, яка була б під силу відділенню біоодиниць, і не була б доступна такому рою.
Зауважу декілька важливих моментів:
- Ці роботи — «ногоходи». А отже для них майже не існує нездоланних перешкод. Хіба що широкі рівчаки та прямовисні скелі. Та й те, за альпінізм я не впевнений. Може вже і скелелазінню навчили
- Спот вже поставлений в серію і сконструйований, схоже, саме за крупновузловою архітектурою. Атласа ще «полірують», але він вже зараз має 28 ступенів кінематичної свободи, важить лише 80 кіло і демонструє акробатику, яка мало кому із нас з вами доступна.
- Антропоморфність Атласа є величезною перевагою при створенні поселень для біоодиниць. Атласи не просто створюватимуть навколо себе «людський геометричний простір», вони зможуть із самого початку використовувати всі без виключення машини та інструменти, спроектовані для використання людиною. Після завершення будівництва, першопоселенцям не доведеться привозити із собою «людські» інструменти та машини. Все вже буде на місці
- Ці роботи створюються для рятувальних (цивільна версія пояснення) місій та для виконання задач Пентагону (реальна версія). А отже, вони з самого початку розробляються для роботи в дуже некомфортних, а інколи і смертельних умовах.
Як ми бачимо, ці роботи можуть використовуватися для будь-яких науково-дослідницьких завдань — достатньо підлаштувати під них кріплення наукових приборів і пояснити, що і як слід робити. По закінченні серії наукових дослідів вони з легкістю можуть заходитися до будівельно-монтажних робіт. А потім знов-таки, повернутися до наукових експедицій. Або до вирощування гладіолусів в планетарних оранжереях.
Штучний інтелект
Очевидним є той факт, що успішна робота робо-рою, який працює на відстані у кількадесят світлових хвилин, а то і годин від ЦУПу, неможлива без наявності у того рою ознак штучного інтелекту. Тут я хочу підкреслити, що метафізична лабуда про «машинний розум, що здатний перевершити людський» не є предметом теми. Під ШІ для робо-рою я маю на увазі програмно-апаратні системи, які вже реалізовані в багатьох практичних застосунках. Перш за все, у як найбільш близьких за всіма параметрами — військових реалізаціях:
«Застосування ШІ є важливим трендом у створенні перспективних систем управління поля бою та озброєнням[1]. За допомогою ШІ можливо забезпечити оптимальний та адаптивний до загроз вибір комбінації сенсорів і засобів ураження, скоординувати їх сумісне функціонування, виявляти та ідентифікувати загрози; оцінювати наміри противника. Суттєву роль ШІ відіграє у реалізації тактичних систем доповненої реальності. Наприклад, ШІ дозволяє забезпечити класифікацію та семантичну сегментацію зображень, локалізацію і ідентифікацію мобільних об’єктів з метою схематичного відтворення контурів об’єктів в якості символів доповненої реальності для ефективного цілевказування».
Тобто, успішному космічно-планетарному рою не потрібно бути електронним К’єркегором. Йому достатньо мати рівень інтелекту, який я називаю рівнем «дикої кицьки».
Чи вийшли сучасні військові розробки на достатній рівень — я не знаю. Але не маю сумнівів, що забезпечення робо-рою інтелектом рівня дикої кицьки, це інженерне (не концептуально-проривне) питання найближчого часу. А може і вже факт історії.
Прообраз автоматів Неймана
Або просто неймани — роботи, що здатні відтворювати самих себе, або будь-які інші механізми. Звісно, що повністю самовідтворювані машини, це реалії далекого майбутнього. Ми їх навряд чи побачимо. Але, окремі елементи, прообраз автоматів Неймана, доступні для реалізації вже сьогодні. Перш за все — завдяки технології 3D-друку. До речі, значна частина роботу Атлас, якого я згадував вище, виготовлена саме таким друком:
Гадаю, не важко собі уявити варіант, за якого дослідницько-будівельний рій на далекій планеті, окрім запасу складних технологічних запчастин, матиме в своєму розпорядженні 3D-принтер і бібліотеку моделей основних елементів — як от ті ступні-«в’єтнамки» чи моделі спеціалізованих конструкційних доповнень, які планом місії прямо не передбачені, але потреба в яких може виникнути. Тоді, в разі поломки ступні у одного з Атласів під час гарцювання кам’янистими схилами, його побратими можуть надрукувати йому нову ступню. Або якась екзотична примха майбутніх поселенців — наприклад, вони бажатимуть, аби інтер’єр помешкання був би оздоблений штукатуркою під «короїд». Де на Марсі взяти канонічні ковшик, правило і напівтерку? Звісно, що ніде. Але їх можна надрукувати.
Надрукувати можна майже все.
А те, що неможливо надрукувати, доведеться на першу пору везти із собою. Але, щойно поселення розгорне власні індустріальні потужності, кількість незамінних деталей, які треба імпортувати, почне стрімко скорочуватися, аж до повного імпортозаміщення.
Цікаво, що у згаданій схемі, безпосередня присутність біоодиниць на місці зовсім не обов’язкова. Роботи зможуть робити роботів. Не без підказок із Землі, звісно. Принаймні, на початку історії.
Висновки
- Цілком ймовірно, що ми є свідками останніх «луноходних» автоматичних наукових місій на тіла Системи.
- Я не здивуюсь, якщо рекогносцировку на місці закладення марсіянської колонії Ілонії вже вестимуть робо-рої
- Я не здивуюсь, якщо перші масштабні дослідження навколоземних астероїдів в комерційних цілях вестимуть робо-рої. Які за нагоди перетворяться із науковців на шахтарів та біндюжників
- Я не здивуюсь, якщо перші масштабні випробування Пентагоном зразків космічної зброї для інших планет матиме в якості тих зразків саме мілітарні робо-рої
- Я взагалі нічому вже не здивуюся 🙂