Rumfart
Hvorfor sværmintelligens er vigtig for autonome rumfartøjer
Føj Securities.io til dine foretrukne kilder på Google
Indtil for nylig var den dominerende metode til at fremstille en bevægelig maskine, hvad enten det var et fly, et rumfartøj eller en ubåd, at designe den sammen med veletablerede mekaniske systemer. For nylig opstod idéen om “bionics”, hvor kunstige designs efterligner biologiske, især med hensyn til egenskaber som morfologi og bevægelse. Dette kan foregå ved at efterligne guldsmede for at skabe mikrodroner, menneskehænder til robotter eller bygge undervandsfartøjer formet som havdyr.
Denne tilgang hjælper med at udnytte milliarder af års evolutionære proces, som har optimeret former og strukturer til specifikke forhold, typisk med en stærk tendens til energieffektivitet og robusthed, som kunstigt konstruerede designs har svært ved at matche.
Et nyt videnskabeligt papir søger at drive denne idé videre, skrevet af forskere ved Peking University og China Academy of Aerospace System and Innovation. Undersøgelsen argumenterer for, at et nyt koncept kaldet Extensive Bionic Intelligence (EBI) kan styrke kunstige systemer yderligere ved at overføre evolutionære mekanismer, der er blevet forfinet over milliarder af år, især til rumfartsapplikationer.
Det blev offentliggjort i Chinese Journal of Aeronautics1 under titlen “Thoughts on extensive bionics intelligence in aerospace field”.
Bionik vs Extensive Bionik
En grund til, at komplekse systemer langsomt tager mere og mere inspiration fra biologiske systemer, er at deres kompleksitet stiger, og deres design står over for de samme problemer som biologiske organismer:
- Et komplekst netværk af forskellige komponenter skal arbejde sammen glat.
- Skiftende forhold og miljøer kræver hurtig tilpasning.
- “Makroskopisk tvær-niveau fremkomst af sofistikerede funktioner, der er fraværende i individuelle komponenter, som udvikler sig ordentligt inden for dynamiske miljøer.”
“Bionik er at tage en specifik organisme som objekt og efterligne dens karakteristiske træk, for at opnå høj konsistens mellem kunstige systemer og naturlige organismer i fysiske egenskaber, bevægelseskarakteristika og anvendelsesscenarier. Jagten på den ultimative lighed mellem det kunstige objekt og den naturlige organisme er den grundlæggende idé i bionik. “
Dette kan skabe meget interessante dyrelignende designs, som for eksempel det manta-lignende design af en undervandsdrone fra Northrop Grumman (NOC ) (følg linket for vores rapport om den virksomhed).
Denne tilgang er dog også begrænset, da den kun kan efterligne levende organismer. Den kan ikke iterere meget på et design og vil i sidste ende være begrænset af det design, der gav mening for en skrøbelig biologisk struktur, og ikke hvad der kunne være livsinspirerede designs, der tager højde for kunstige materialers fordele.
Derfor overvejes den nye tilgang med “extensive-bionic”. Den efterligner ikke kun slutresultatet (levende organismer) men også de processer, der har skabt dem, hvilket måske eller måske ikke giver lignende resultater, når de anvendes på kunstige systemer.
“Den extensive-bionic bryder fri fra den stereotype “en-til-en korrespondance” tankegang (for eksempel at designe robotfisk udelukkende ved at efterligne svømmende skabninger eller droner ved at kopiere flyvende dyr). Den udforsker forskellige biologiske mønstre i naturen, herunder morfologiske mønstre, strukturelle mønstre, adfærdsmønstre, ræsonnementmønstre, organisationsmønstre og sværmmønstre, og abstraherer derefter universelle metodologier anvendt på kunstige systemer. ”
Anvendelse af Extensive Bionik
Generelt søger Extensive Bionic Intelligence (EBI) at integrere mange videnskabelige felter i en ny skole inden for ingeniørkunst og design:
- Biologisk evolution (fremkomsten af intelligens i naturen),
- De materielle grundlag og informationsbehandlingsmekanismer inden for neurovidenskab (det neurale grundlag for intelligens)
- Kognitiv videnskab (de grundlæggende manifestationer af intelligens),
- Psykologi (de avancerede manifestationer af intelligens) integrerer tværfaglige teorier for at danne en teoretisk og teknologisk ramme for intelligent videnskab.
Dette forventes især at være relevant for bio-inspirerede systemer og sværmintelligens, især den fremtidige udvikling af autonome og intelligente rumfartøjer og rumfartssystemer.
“Mere komplekse organismer giver også værdifulde paradigmer. For eksempel demonstrerer den distribuerede neurale netværk og fleksible kognition hos blæksprutter decentraliseret intelligens og adaptive problemløsningskapaciteter, hvilket giver nye indsigter i design af højt autonome ubemandede systemer.”
EBI kan også tilføre den ekstra værdi at integrere mere end ét design på én gang, hvilket gør det i stand til at skabe en drone eller robotisk “økosystem” bedre end den en-til-en efterligning af klassisk bionik.
Det vil lette tværfaglig integration af flere systemer og mål, og bevæge sig væk fra den tidligere enklere bioniske tilgang, som indtil nu kun har givet blandede resultater, når det gælder implementering af funktionelle værktøjer.
“EBI-teknologi bryder artsisoleringsfænomenet i biologiske læringsprocesser, og opgiver simple og grove overførselsmetoder som “efterligning af fisk under vand”, “replikering af fugle i flyvning” og “efterligning af ulve på land”.
Forskerne giver en række eksempler, hvor denne tilgang kunne være succesfuld, herunder for sværmintelligens:
- Fuglefågeladfærd for koordinering af flere UAV’er (bred efterligningsomfang).
- Fiskeskole-algoritme til optimering af satellitformationskontrol (overskridelse af artsgrænser).
- Udenbemandet sværmsystem-udforskning (tværfaglig integrationsstyrkelse).
- Efterligning af principperne for menneskelige neurale systemer for at simulere menneskelignende kognitive agenter med tænke- og læringskapaciteter (fokus på intelligenskoncepter).
Extensive Bionic Intelligence for Rumfart
EBI til Miljøopfattelse
Biologiske organismer bruger polariseringssyn til navigation, rovdyrundgåelse, jagt og kommunikation. De har også skabt mange former for syn og sanser, som kan anvendes i kunstige designs:
- US Air Force Research Laboratory har anvendt sammensatte øjesystemer på kortdistancemissiler fra luft til luft, hvilket muliggør hurtig målindlåsning af søgere.
- CurvACE buede kunstige sammensatte øjesystem blev implementeret på droner til kortdistance odometri, målsporing og visuel stabiliseringseksperimenter.
- Bredt felts rumlig X-ray astronomisk detektion gennem lobster-eye X-ray fokuseringsteknologi fra National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC).
- Efterligning med et kunstigt neuralt netværk af dyrs asynkrone spike-sekvenser for at rapportere lysændringer til hjernen, hvilket hjælper med at indfange højhastighedsdynamik.
EBI til Integreret Computing
Forskning fra Tsinghua University brugte memristor-array-baserede konvolutionelle netværk for at opnå to størrelsesordener højere energieffektivitet end grafikkort (GPUs) ved behandling af Convolutional Neural Networks (CNN’er).
På samme måde kan neuromorfisk computing som Zhejiang University’s Darwin III neuromorfe chip understøtte over 2 millioner neuroner og 100 millioner synapser på en enkelt chip, hvilket nærmer sig antallet af neuroner i simple dyr.
Denne efterligning af et dyrs neurologi kan gå ned til transistorniveauet, med silikonnanotråd neuromorfe transistorer, der efterligner neuronal plasticitet gennem ion-doppede sol-gel silikatfilm.
EBI til Individuel Beslutningstagning
Generelt falder autonom beslutningstagning under begrænsninger i beregning, lagerplads og ressourcer mere end centraliseret intelligens, der kan få adgang til supercomputere eller cloud computing.
EBI kan anvende genetiske algoritmer, partikel-sværmoptimering, grå ulve-optimizer og kunstige fiskesværm-algoritmer til at bestemme bevægelser, retning, handlinger osv. for robotter og droner.
Dette passer til overgangen fra centralt kontrollerede rumfartsaktiver til autonome systemer, der skal træffe nyttige beslutninger med begrænset strøm, båndbredde, beregning og menneskelig overvågning.
En bio-inspireret dopaminmodel for autonom beslutningstagning i robotter kunne endda udvikles, hvor dopamin regulerer motivation og belønning, ligesom i menneskelige hjerner.
EBI til Kooperativ Kontrol
Den såkaldte “sværmintelligens” bygger på fremkomsten af intelligent og kompleks gruppeadfærd og koordination, på trods af de begrænsede intelligens hos de enkelte komponenter. Fiskeskoler, fuglefugle og bi-sværme udviser sådan kapacitet.
Sådan bio-inspireret kooperativ kontrol, der mangler faste centrale noder, kan gøre det muligt for rumfartssværme at operere uden stive kommunikationstopologier, hvilket øger robustheden over for uventede scenarier som fraværet eller fejl i enkelte enheder.
EBI til Adversarial Spilteori
Som en anvendelse af kunstige sværme og bionik i telekommunikations- og forsvarsapplikationer er evnen til enten at angribe eller modstå angreb vigtig.
Dette gør biologiske gruppeadfærd som ulveflokke, der jager i samarbejde, eller fiskeskoler, der undgår indkredsning, særligt interessante. Det kan også fremme gruppens effektivitet på bekostning af individuelle komponenter i en sværm, som for eksempel at ofre én undviger for at sikre flugt for andre, ligesom en stærk rovdyr jager de svagere individer inden for byttegruppen.
EBI, AI & Rumteknologier
Gør Rumteknologier Adaptive
Den hurtige udvikling af kunstig intelligens gør extensive bionic intelligence endnu vigtigere for rumfartsapplikationer. Den hastigt stigende betydning af rumteknologier, takket være genanvendelige opsendelsesraketter, gør det også afgørende at øge autonomien for rumfartøjer.
“De fire nøglekapaciteter ‘adgang til rummet, udnyttelse af rummet, udvikling af rummet og udforskning af rummet’ pålægger højere krav til nye rumfartssystemer, herunder rumtransportssystemer, ruminfrastruktur, rumfremstilling, dyb-rumsudforskningssystemer og udviklingssystemer.”
Ideelt set ville sådanne bio-inspirerede AI-rymdsystemer integrere flere evner:
- Et integreret system af perception, hukommelse, ræsonnement og beslutningstagning ved brug af EBI.
- Sværmintelligens skaber komplekse globale adfærd fra simple lokale regler og holder dem stabile og forudsigelige.
- Dynamisk omstrukturering af neuronal konnektivitet for at tilpasse sig nye scenarier og gå ud over de oprindelige træningsdatasæt.
Accelerering af EBI-udvikling
Forskerne argumenterer for, at for at fremskynde udviklingen og adoptionen af Extensive Bionic Intelligence, skal der tages nogle skridt.
Det første er oprettelsen af en komplet bio-intelligensdatabase. Det vil være essentielt at behandle og kategorisere store mængder af biologiske observationsdata, gradvist forfine bio-intelligensdatabaser. På denne måde vil standardisering af heterogene biologiske data sikre deres anvendelighed til beregningsmodellering og fysisk prototype-design.
Når denne omfattende biologiske intelligensdatabase er oprettet, vil det være muligt hurtigt at vælge de mest opgaveafstemte efterligningsmål fra den. Dette skal stadig matche menneskelige mål, hvilket måske ikke er enkelt.
“Den største tekniske udfordring er at etablere præcise kortlægningsmekanismer, der afstemmer komplekse biologiske fordele med missionsspecifikke ingeniøropgaver, mens man undgår overforenkling eller tab af funktionel essens.”
Derefter skal hurtige evolutionære mekanismer etableres for at opnå agil træning til nye miljøer og problemer. Det vil også skulle integrere extensive bionic perception og kontrolteknologier.
Når alle disse skridt er gennemført, bør EBI-feltet kunne bidrage til autonom udforskning i dyb-rummet, udenjordisk multi-robot koordination og satellit software-definerede systemer, hvilket driver springende forbedringer i intelligensen af rumfarts-ubemandede systemer.
Investering i Ubemandet Intelligens
Kratos Defense & Security Solutions
KTOS Prisdiagram
Startet med fokus på forsvars-telekommunikationsinfrastruktur og netværk har Kratos siden 2004 foretaget en række opkøb af små eller mellemstore elektronik- og forsvarsfirmaer.
Dette har gjort dem til en vigtig leverandør af rumfarts-telekommunikationsløsninger.
Kilde: Kratos Space
Kratos udvider også hurtigt inden for drone- og missilsegmenterne, især kategorien “billig og god nok” ammunition, en vigtig kategori da produktionen af dyre våbensystemer i både angrebs- og forsvarsroller har svært ved at følge med forbruget i konflikter som Ukraine og Iran.
Som sådan er Kratos en leverandør af subsoniske og supersoniske missilmotorer som GEK-seriens turbojets og Zeus solidraketmotorer.
Den producerer også XQ-58 Valkyrie Uncrewed Tactical Aircraft (UTA) samt drone aerial targets til at teste våben.
På jorden skaber den fjernstyrede og selvkørende lastbiler og jordlogistiksystemer, høje-energi laser, lightweight, electromagnetic interference–shielded mobile platforms C5ISR systems (Command, Control, Communications, Computers, Cyber, Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance), and the Sentinel Weapon System, a land-based intercontinental ballistic missile (ICBM) system under development
Virksomheder som Kratos er små nok til at forblive agile, men store nok til at have evnen til at implementere nye koncepter som Extensive Bionic Intelligence i deres autonome droner og andre våben. Som sådan vil de sandsynligvis kunne udnytte parallelle fremskridt inden for edge AI, sensorfusion, decentraliseret koordination og multi-agent mission planlægning.
(Du kan også læse vores fulde investeringsrapport om Kratos for mere information)
Seneste Kratos Defense & Security Solutions (KTOS) Aktienie Nyheder og Udviklinger
Studie Refereret
1. Junzhi Yu, et al. Thoughts on extensive bionics intelligence in aerospace field. Chinese Journal of Aeronautics. 13 marts 2026, 104161. https://doi.org/10.1016/j.cja.2026.104161
