Space 2.0: Kebangkitan Robot Otonom dan AI

Kebutuhan manusia untuk lebih memahami dunia di luar bintang-bintang telah membawa pencapaian-pencapaian terobosan. Ketertarikan pada ruang angkasa ini membantu kita mencapai tonggak sejarah seperti Pendaratan di Bulan Apollo 11, menandai langkah pertama umat manusia melampaui Bumi. Dengan langkah besar ini, kita memasuki era eksplorasi ruang angkasa yang ambisius dan digerakkan oleh rasa ingin tahu.

Namun, jalan menuju eksplorasi dan pemahaman angkasa bukanlah hal yang mudah. Bahkan, hal itu menimbulkan risiko serius bagi manusia karena paparan bahaya ruang angkasa, termasuk tingkat radiasi yang tinggi, fluktuasi suhu ekstrem, kondisi vakum, kegagalan mekanis, dan ketidakpastian bawaan dari lingkungan yang tidak diketahui. Ada kebutuhan yang jelas akan sistem yang lebih aman dan efisien, yang mengarah pada pengembangan dan penerapan robotika serta kecerdasan buatan.

Kemajuan teknologi ini memberi kita cara yang lebih baik dan lebih aman untuk menjelajahi alam semesta yang luas. Akibatnya, robot kini telah menjadi bagian vital dari misi ruang angkasa. Mesin-mesin ini dengan cepat menjadi penjelajah utama di lingkungan yang terlalu berbahaya bagi manusia.

Tidak seperti kita manusia yang rapuh, sistem robotik ini dapat dengan mudah bertahan dalam kondisi ekstrem ruang angkasa. Yang lebih penting, mereka dapat beroperasi terus-menerus tanpa merasa lelah atau bosan.

Dan itulah mengapa NASA membuat penggunaan robot secara ekstensif. Misalnya, ia menggunakan robot terbang bebas Astrobee, bernama Bumble, Honey, dan Queen, untuk membantu anggota kru di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS). Robot berbentuk kubus ini membantu astronot dengan tugas rutin, seperti melacak persediaan, mengoperasikan sistem, dan mendokumentasikan video, sementara para astronot fokus pada tugas yang lebih penting.

Tapi itu belum semuanya. Ketika diintegrasikan dengan AI, mesin-mesin ini juga dapat memproses sejumlah besar data secara real time dan membuat keputusan secara mandiri, membuat mereka semakin kuat.

Inovasi yang sedang berlangsung di sektor ini bertujuan untuk membawa kemampuan ini lebih jauh lagi. Baru-baru ini, perusahaan robotika China Engine AI membagikan rencana ambisiusnya untuk mengirim robot astronot humanoid pertama di dunia ke luar angkasa.

PM01 adalah robot humanoid yang akan dikirim ke luar angkasa. Platform humanoid cerdas sumber terbuka yang ringan ini menggabungkan gerakan mirip manusia dengan kecerdasan robotik canggih. Ia memiliki struktur bionik yang meniru gerakan manusia dan tampilan inti yang sangat interaktif, selain respons gerak ultra-cepat, sensor lingkungan berpresisi tinggi, dan kemampuan pengambilan keputusan mandiri. Untuk mengelola persepsi kompleks, kendali gerak, dan beban kerja real-time, arsitektur chip gandanya menggabungkan modul NVIDIA Jetson Orin dengan CPU Intel N97 untuk memberikan komputasi berkinerja tinggi.

Jadi, seiring robot menjadi lebih tangguh, adaptif, dan otonom, mereka akan mampu menangani tugas berisiko tinggi seperti pemeliharaan eksternal stasiun ruang angkasa dan tugas pemantauan jangka panjang yang mengekspos astronot pada bahaya signifikan.

Masa depan eksplorasi ruang angkasa jelas menuju ke arah otomatisasi yang lebih besar. Alih-alih menempatkan astronot dalam bahaya, misi akan menggantikan mereka dengan jaringan robot cerdas yang dapat bekerja sama secara kolaboratif melintasi jarak yang sangat jauh.

Sekarang, mari kita lihat bagaimana transformasi ini terjadi dalam praktik melalui dua perkembangan kunci: robotika otonom untuk menjelajahi tabung lava bawah tanah di Bulan dan Mars, dan jalur yang dihasilkan AI untuk penjelajah bergerak melintasi medan Mars dengan aman.

Memetakan & Menavigasi Tabung Lava Ekstraterestrial dengan Robot

Sudah hampir dua dekade sejak lubang pertama kali ditemukan di Bulan dan lebih dari setengah abad sejak deteksi tabung lava masif di Mars. Gua-gua raksasa ini cukup besar untuk menampung kota-kota.

Dibuat oleh aktivitas vulkanik, tabung lava ini juga ditemukan di Bumi, termasuk Islandia, Hawaii, Sisilia, Australia, dan Kepulauan Galapagos.

Sementara tabung-tabung di Mars dan Bulan ini menunjukkan potensi sebagai pangkalan manusia di masa depan, karena lebih aman daripada permukaannya dengan menawarkan perlindungan dari sinar kosmik, radiasi matahari, dan dampak meteorit yang sering, mereka tidak mudah diakses. Interior terowongan lava ini sangat tajam, dan medannya tidak rata, memerlukan studi mendetail. Tapi mengumpulkan lebih banyak informasi tentang struktur bawah tanah ini menantang.

Skylight, yang merupakan bagian langit-langit tabung yang runtuh, dan saluran berliku panjang yang terlihat dalam citra orbital menunjukkan rongga bawah tanah yang besar; namun, gambar tidak dapat mengungkapkan tabung mana yang cocok untuk habitat.

Untuk mengatasi tantangan lanskap berbatu, titik masuk terbatas, dan kondisi berbahaya, para peneliti dari Space Robotics Laboratory di University of Malaga (UMA) mengungkapkan konsep misi baru yang menggunakan trio robot cerdas untuk menjelajahi lingkungan bawah tanah ini secara mandiri.

Robot-robot ini saat ini sedang diuji di gua vulkanik Lanzarote, Spanyol, dengan tim yang bertujuan menggunakannya untuk misi masa depan ke Bulan.

Diterbitkan dalam jurnal ilmiah Science Robotics¹, konsep ini didasarkan pada tiga jenis robot yang berbeda, yaitu SherpaTT, LUVMI-X, dan penjelajah Coyote III, yang bekerja sama secara mandiri untuk menjelajahi ruang bawah tanah yang keras di Mars dan Bulan.

Misi yang diusulkan tim memiliki empat tahap. Dimulai dengan robot memetakan pintu masuk gua dan menghasilkan model elevasi detail. Kemudian, kubus muatan bersensor dikerahkan ke dalam gua untuk mengumpulkan pengukuran awal. Penjelajah pengintai kemudian diturunkan melalui pintu masuk untuk memulai tahap akhir, yang melibatkan melintasi medan yang keras, mengumpulkan data, dan membuat peta 3D detail interior.

Uji lapangan di dunia nyata di pulau vulkanik Lanzarote, yang dilakukan awal 2023, menunjukkan bahwa pendekatan tim bekerja seperti yang direncanakan. German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI) memimpin percobaan, dengan kontribusi dari universitas Spanyol, UMA, dan perusahaan, GMV.

Fokus Space Robotics Laboratory di UMA adalah pada pengembangan teknologi dan metode baru untuk meningkatkan otonomi dalam robotika ruang angkasa, mencakup misi orbital dan planet. Laboratorium telah bekerja sama erat dengan European Space Agency untuk mengembangkan algoritma yang membantu penjelajah merencanakan rute dan beroperasi lebih mandiri.

Percobaan tersebut mengonfirmasi bahwa pendekatan misi empat fase secara teknis layak, menyoroti potensi sistem robotik kolaboratif untuk eksplorasi planet di masa depan.

Sistem Navigasi Berbasis AI untuk Penjelajah Planet

Dalam perkembangan besar lainnya, penjelajah Perseverance milik NASA, seorang ilmuwan robotik seukuran mobil yang telah mencari tanda-tanda kehidupan mikroba kuno dan mengumpulkan sampel untuk pengembalian di masa depan ke Bumi, menyelesaikan perjalanan pertama yang direncanakan AI di “Planet Merah.”

Jadi, alih-alih menggunakan rute yang direncanakan oleh operator manusia, penjelajah Mars membuat sejarah dengan memanfaatkan rute yang diatur oleh AI.

Untuk membuat rute, AI yang dilengkapi visi pertama-tama menganalisis gambar dan data medan yang digunakan oleh perencana penjelajah manusia untuk mengidentifikasi bahaya seperti batu dan riak pasir, dan kemudian merencanakan jalur aman melintasi permukaan Mars.

Tapi sebelum benar-benar menggunakan jalur yang dihasilkan AI, rute tersebut pertama kali diuji dalam replika virtual penjelajah beroda enam, di mana Perseverance berhasil mengikutinya, melakukan perjalanan ratusan kaki secara mandiri.

Dipimpin oleh Jet Propulsion Laboratory milik NASA, yang mengawasi operasi harian penjelajah, Perseverance kini telah menyelesaikan perjalanan pertama di planet lain, dengan titik jalan yang direncanakan oleh AI generatif.

“Demonstrasi ini menunjukkan sejauh mana kemampuan kita telah berkembang dan memperluas cara kita akan menjelajahi dunia lain,” kata Administrator NASA Jared Isaacman. “Teknologi otonom seperti ini dapat membantu misi beroperasi lebih efisien, merespons medan yang menantang, dan meningkatkan hasil sains seiring bertambahnya jarak dari Bumi. Ini adalah contoh kuat dari tim yang menerapkan teknologi baru dengan hati-hati dan bertanggung jawab dalam operasi nyata.”

Untuk demonstrasi tonggak sejarah awal Desember tahun lalu, para insinyur menggunakan model bahasa-visi untuk menganalisis data yang ada dari kumpulan data misi permukaan JPL. Dengan menganalisis informasi dan gambar yang sama yang digunakan perencana manusia, sistem mengidentifikasi lokasi titik jalan bagi Perseverance untuk melakukan perjalanan dengan aman melintasi medan Mars yang sulit.

Pencapaian ini merupakan upaya terkoordinasi antara Rover Operations Center (ROC) JPL dan model AI Claude milik Anthropic.

“Bayangkan sistem cerdas tidak hanya di darat di Bumi, tetapi juga dalam aplikasi tepi di penjelajah, helikopter, drone, dan elemen permukaan lainnya kami yang dilatih dengan kebijaksanaan kolektif insinyur, ilmuwan, dan astronot NASA kami,” kata Matt Wallace, manajer Exploration Systems Office JPL. “Itulah teknologi pengubah permainan yang kami butuhkan untuk membangun infrastruktur dan sistem yang diperlukan untuk kehadiran manusia permanen di Bulan dan membawa AS ke Mars dan seterusnya.”

Dengan Mars yang berjarak 140 juta mil dari Bumi, penundaan komunikasi membuat mustahil untuk mengendalikan penjelajah secara real time.

Untuk waktu yang lama, navigasi penjelajah bergantung pada manusia yang dengan tekun mempelajari data medan dan kemudian merencanakan rute sebelumnya. Jalur ini terdiri dari titik jalan yang berjarak kira-kira setiap 100 meter untuk mengurangi risiko penjelajah menghadapi bahaya. Setelah selesai, rencana dikirim melalui infrastruktur telekomunikasi Deep Space Network (DSN) NASA, dan penjelajah kemudian menjalankan instruksi.

Tapi selama perjalanan Perseverance pada hari Mars ke-1.707 dan ke-1.709, tanggung jawab ini didelegasikan ke AI generatif. Sistem menganalisis gambar orbital resolusi tinggi yang diperoleh oleh kamera HiRISE di sisi nadir pesawat ruang angkasa MRO, bersama dengan data kemiringan medan dari model elevasi digital.

Informasi tersebut membantu AI mengidentifikasi ladang batu, batuan dasar, riak pasir, singkapan, dan fitur permukaan penting lainnya. Kemudian, AI mengembangkan jalur berkendara berkelanjutan dengan semua titik jalan yang diperlukan. Menurut Vandi Verma, seorang ahli robotika ruang angkasa di JPL dan anggota tim teknik Perseverance:

“Elemen fundamental AI generatif menunjukkan banyak janji dalam merampingkan pilar navigasi otonom untuk berkendara di luar planet: persepsi (melihat batu dan riak), pelokalan (mengetahui di mana kita berada), dan perencanaan serta kendali (memutuskan dan menjalankan jalur teraman).”

Instruksi ini dijalankan melalui kembaran digital JPL (replika virtual penjelajah), yang memeriksa lebih dari 500.000 variabel telemetri untuk memastikan rencana akan bekerja dengan aman dengan perangkat lunak penerbangan Perseverance.

Menggunakan rencana yang dihasilkan AI ini, Perseverance milik NASA melakukan perjalanan 210 meter pada 8 Desember dan 246 meter pada 10 Desember.

“Kita bergerak menuju hari di mana AI generatif dan alat pintar lainnya akan membantu penjelajah permukaan kami menangani perjalanan skala kilometer sambil meminimalkan beban kerja operator, dan menandai fitur permukaan yang menarik untuk tim sains kami dengan menyisir volume besar gambar penjelajah.”

– Verma

Robotika dan AI dalam Eksplorasi Ruang Angkasa