Durante casi tres años, la misión del rover Perseverance de la Nasa ha estado probando una forma de inteligencia artificial que busca minerales en las rocas del Planeta Rojo. Esta es la primera vez que se utiliza IA en Marte para tomar decisiones autónomas basadas en análisis en tiempo real de la composición de las rocas.
El software es compatible con PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry), un espectrómetro desarrollado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la Nasa en el sur de California. Al mapear la composición química de los minerales en la superficie de una roca, PIXL permite a los científicos determinar si la roca se formó en condiciones que podrían haber sido propicias para la vida microbiana en el pasado antiguo de Marte.
El software, denominado “muestreo adaptativo”, posiciona de forma autónoma el instrumento cerca de un objetivo rocoso y luego analiza los escaneos de PIXL del objetivo para encontrar minerales que valga la pena examinar más profundamente. Todo se hace en tiempo real, sin que el explorador hable con los controladores de la misión en la Tierra.
“Utilizamos la inteligencia artificial de PIXL para centrarnos en los aspectos científicos clave”, dijo la investigadora principal del instrumento, Abigail Allwood del JPL. “Sin ella, veríamos un indicio de algo interesante en los datos y luego tendríamos que volver a escanear la roca para estudiarla más a fondo. Esto permite a PIXL llegar a una conclusión sin que los humanos examinen los datos”.
Los datos de los instrumentos de Perseverance, incluido PIXL, ayudan a los científicos a determinar cuándo perforar un núcleo de roca y sellarlo en un tubo de metal de titanio para que, junto con otras muestras de alta prioridad, puedan traerse a la Tierra para su estudio posterior como parte de la campaña de retorno de muestras de Marte de la Nasa.
El muestreo adaptativo no es la única aplicación de la IA en Marte. A unos 3.700 kilómetros de Perseverance se encuentra el Curiosity de la Nasa, que fue pionero en una forma de IA que le permite al rover atacar rocas de forma autónoma con un láser en función de su forma y color. El estudio del gas que se quema después de cada ataque láser revela la composición química de una roca. Perseverance cuenta con esta misma capacidad, así como con una forma más avanzada de IA que le permite navegar sin una dirección específica desde la Tierra. Ambos rovers aún dependen de docenas de ingenieros y científicos para planificar el conjunto de cientos de comandos individuales de cada día, pero esta inteligencia digital ayuda a ambas misiones a hacer más en menos tiempo.
“La idea detrás del muestreo adaptativo de PIXL es ayudar a los científicos a encontrar la aguja en un pajar de datos, liberándoles tiempo y energía para que se concentren en otras cosas”, dijo Peter Lawson, quien dirigió la implementación del muestreo adaptativo antes de retirarse del JPL. “En última instancia, nos ayuda a recopilar la mejor ciencia más rápidamente”.
Uso de IA para posicionar PIXL
La IA ayuda a PIXL de dos maneras. En primer lugar, coloca el instrumento en la posición correcta una vez que se encuentra cerca de un objetivo rocoso. Ubicado en el extremo del brazo robótico de Perseverance, el espectrómetro se asienta sobre seis pequeñas patas robóticas, llamadas hexápodos. La cámara de PIXL verifica repetidamente la distancia entre el instrumento y un objetivo rocoso para ayudar con el posicionamiento.
Las oscilaciones de temperatura en Marte son lo suficientemente grandes como para que el brazo de Perseverance se expanda o contraiga en una cantidad microscópica, lo que puede desbaratar la puntería de PIXL. El hexápodo ajusta automáticamente el instrumento para acercarlo excepcionalmente sin entrar en contacto con la roca.
“Tenemos que hacer ajustes en la escala de micrómetros para obtener la precisión que necesitamos”, dijo Allwood. “Se acerca lo suficiente a la roca como para ponerle los pelos de punta a un ingeniero”.
Una vez que PIXL está en posición, otro sistema de IA tiene la oportunidad de brillar. PIXL escanea un área de una roca del tamaño de un sello postal y dispara un haz de rayos X miles de veces para crear una cuadrícula de puntos microscópicos. Cada punto revela información sobre la composición química de los minerales presentes. Los minerales son cruciales para responder preguntas clave sobre Marte. Dependiendo de la roca, los científicos podrían estar buscando carbonatos, que ocultan pistas sobre cómo el agua pudo haber formado la roca, o pueden estar buscando fosfatos, que podrían haber proporcionado nutrientes a los microbios, si es que hubo alguno presente en el pasado marciano.
Los científicos no tienen forma de saber de antemano cuál de los cientos de rayos X detectará un mineral en particular, pero cuando el instrumento encuentra ciertos minerales, puede detenerse automáticamente para recopilar más datos, una acción llamada «permanencia prolongada». A medida que el sistema mejora a través del aprendizaje automático, la lista de minerales en los que PIXL puede centrarse con una permanencia prolongada va en aumento.
“PIXL es una especie de navaja suiza, ya que se puede configurar en función de lo que los científicos estén buscando en un momento determinado”, dijo David Thompson del JPL, quien ayudó a desarrollar el software. “Marte es un gran lugar para probar la IA, ya que tenemos comunicaciones regulares todos los días, lo que nos da la oportunidad de hacer ajustes a lo largo del camino”.
Cuando las futuras misiones se adentren más en el sistema solar, no tendrán contacto con la Tierra durante más tiempo que las misiones actuales en Marte. Por eso hay un gran interés en desarrollar una mayor autonomía para las misiones que recorren el planeta y realizan trabajos científicos en beneficio de la humanidad.
