Romfart
Hvorfor svermintelligens er viktig for autonome romfartøy
Legg til Securities.io blant dine foretrukne kilder på Google
Inntil nylig var den dominerende metoden for å produsere en bevegelig maskin, enten det var et fly, et romfartøy eller en ubåt, å designe den sammen med veletablerte mekaniske systemer. Mer nylig dukket ideen om «bionikk» opp, der kunstige design etterligner biologiske, spesielt når det gjelder egenskaper som morfologi og bevegelse. Dette kan ta form av å etterligne øyenstikkere for å lage mikrodroner, menneskelige hender for roboter, eller bygge undervannsfartøy formet som sjødyr.
Denne tilnærmingen hjelper med å utnytte milliarder av år med evolusjonsprosesser som har optimalisert former og strukturer for spesifikke forhold, vanligvis med en sterk tendens til energieffektivitet og motstandsdyktighet som kunstige, konstruerte design har vanskelig for å matche.
Et nytt vitenskapelig papir prøver å drive denne ideen videre, skrevet av forskere ved Peking University og China Academy of Aerospace System and Innovation. Studien argumenterer for at et nytt konsept kalt Extensive Bionic Intelligence (EBI) kan styrke fremtidige kunstige systemer ved å overføre evolusjonsmekanismer som er raffinert over milliarder av år, spesielt for romfartsapplikasjoner.
Den ble publisert i Chinese Journal of Aeronautics1 under tittelen “Refleksjoner over omfattende bionisk intelligens innen romfartsfeltet”.
Bionikk vs omfattende bionikk
En grunn til at komplekse systemer gradvis tar mer og mer inspirasjon fra biologiske systemer, er at etter hvert som deres kompleksitet øker, møter deres design de samme problemene som biologiske organismer:
- Et komplekst nett av ulike komponenter må fungere sammen jevnt.
- Endrede forhold og miljøer krever rask tilpasning.
- «Makroskopisk krysnivå-emergens av sofistikerte funksjoner som er fraværende i individuelle komponenter, som utvikler seg ordnet innen dynamiske miljøer.»
«Bionikk er å ta en spesifikk organisme som objekt og etterligne dens særtrekk, for å oppnå høy konsistens mellom kunstige systemer og naturlige organismer i fysiske egenskaper, bevegelseskarakteristikker og anvendelsesscenarier. Jakten på den ultimate likheten mellom det kunstige objektet og den naturlige organismen er den grunnleggende ideen i bionikk.»
Dette kan skape svært interessante dyrelignende design, som for eksempel den manta-lignende utformingen av en undervannsdron fra Northrop Grumman (NOC ) (følg lenken for vår rapport om det selskapet).
Imidlertid er denne tilnærmingen også begrenset siden den kun kan etterligne virkelige organismer. Den kan ikke iterere mye på et design, og vil til slutt bli begrenset av designet som var fornuftig for en skjør biologisk struktur, og ikke hva som kunne være livsinspirerte design, med hensyn til fordelene ved kunstige materialer.
Dette er grunnen til at den nye tilnærmingen «omfattende bionikk» nå vurderes. Den etterligner ikke bare sluttresultatet (levende organismer) men også prosessene som har skapt dem, noe som kan eller ikke kan gi lignende resultater når de anvendes på kunstige systemer.
«Den omfattende bionikken bryter fri fra den stereotypiske «en-til-en korrespondanse»-tankegangen (for eksempel å designe robotfisk kun ved å etterligne svømmende skapninger eller droner ved å kopiere flygende dyr). Den utforsker ulike biologiske mønstre i naturen, inkludert morfologiske mønstre, strukturelle mønstre, atferdsmønstre, resonneringsmønstre, organisatoriske mønstre og sverm‑mønstre, og deretter abstraherer universelle metodologier som kan anvendes på kunstige systemer.»
Anvendelse av omfattende bionikk
Generelt ser Extensive Bionic Intelligence (EBI) på å integrere mange vitenskapelige felt i en ny skole for ingeniørkunst og design:
- Biologisk evolusjon (fremveksten av intelligens i naturen),
- De materielle grunnlagene og informasjonsbehandlingsmekanismene i nevrovitenskap (det nevrale grunnlaget for intelligens)
- Kognitiv vitenskap (de grunnleggende manifestasjonene av intelligens),
- Psykologi (de avanserte manifestasjonene av intelligens) integrerer tverrfaglige teorier for å danne en teoretisk og teknologisk ramme for intelligent vitenskap.
Dette forventes å være spesielt relevant for bio‑inspirerte systemer og svermintelligens, spesielt den fremtidige utviklingen av autonome og intelligente romfartøy og romfartsystemer.
«Mer komplekse organismer gir også verdifulle paradigmer. For eksempel viser den distribuerte nevrale nettverket og fleksible kognisjonen til blekkspruter desentralisert intelligens og adaptive problemløsningskapasiteter, og gir nye innsikter i design av svært autonome ubemannede systemer.»
EBI kan også tilføre merverdi ved å integrere mer enn ett design samtidig, noe som gjør det bedre i stand til å skape en dron‑ eller robot‑«økosystem» enn den en‑til‑en‑imitasjonen av klassisk bionikk.
Den vil legge til rette for tverrfaglig integrasjon av flere systemer og mål, og bevege seg bort fra den tidligere enklere bioniske tilnærmingen som hittil kun har gitt blandede resultater når det gjelder å sette i drift funksjonelle verktøy.
«EBI-teknologi bryter artsisolasjonfenomenet i biologiske læringsprosesser, og forlater enkle og grove overføringsmetoder som «å etterligne fisk under vann», «å replikere fugler i flukt» og «å etterligne ulver på land».»
Forskerne gir en rekke eksempler der den tilnærmingen kan lykkes, inkludert for svermintelligens:
- Fugleflokkens atferd for koordinering av flere UAV-er (bred imitasjonsomfang).
- Fiskeskole‑algoritme for å optimalisere kontroll av satellittformasjoner (overskridelse av artsgrenser).
- Utforskning av ubemannede sverm‑systemer (tverrfaglig integrasjonsstyrking).
- Etterligne prinsippene for menneskelige nevrale systemer for å simulere menneskelignende kognitive agenter med tenke‑ og læringskapasiteter (fokus på intelligenskonseptet).
Omfattende bionisk intelligens for romfart
EBI for miljøoppfatning
Biologiske organismer bruker polariseringssyn for navigasjon, rovdyrunngåelse, jakt og kommunikasjon. De har også utviklet mange former for syn og sanser som kan anvendes i kunstige design:
- US Air Force Research Laboratory har anvendt sammensatte øyesystemer på kortdistanse luft‑til‑luft missiler, som muliggjør rask målsporing av søkere.
- CurvACE buede kunstige sammensatte øyesystem ble distribuert på droner for kortdistanse odometri, målsporing og visuell stabiliseringseksperimenter.
- Bredt felts romlig X‑ray astronomisk deteksjon gjennom hummerøye X‑ray fokuseringsteknologi fra National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC).
- Etterligning med et kunstig nevralt nettverk av dyrenes asynkrone spikeksekvenser for å rapportere lysendringer til hjernen, som hjelper med å fange høyhastighetsdynamikk.
EBI for integrert databehandling
Forskning fra Tsinghua University brukte memristor‑array‑baserte konvolusjonsnettverk for å oppnå to størrelsesordener høyere energieffektivitet enn grafikkprosesseringsenheter (GPU‑er) ved behandling av konvolusjonsnevrale nettverk (CNN‑er).
Tilsvarende kan nevromorfisk databehandling som Zhejiang University sin Darwin III nevromorfe chip støtte over 2 millioner nevroner og 100 millioner synapser på en enkelt chip, og nærmer seg antallet nevroner i enkle dyr.
Dette etterligningen av et dyrs nevrologi kan gå ned til transistornivå, med silisium‑nanotråd nevromorfe transistorer som etterligner nevronal plastisitet gjennom ion‑dopede sol‑gel silikatfilmer.
EBI for individuell beslutningstaking
Generelt faller autonom beslutningstaking under begrensninger i databehandling, lagring og ressursbruk mer enn sentralisert intelligens som kan få tilgang til superdatamaskiner eller sky‑databehandling.
EBI kan bruke genetiske algoritmer, partikkelsverm‑optimalisering, grå ulv‑optimaliserer og kunstige fiskesverm‑algoritmer for å bestemme bevegelser, retning, handlinger osv. for roboter og droner.
Dette passer med overgangen fra sentralt kontrollerte romfartsressurser til autonome systemer som må ta nyttige beslutninger med begrenset strøm, båndbredde, beregning og menneskelig tilsyn.
En bio‑inspirert dopaminkmodell for autonom beslutningstaking i roboter kan til og med utvikles, hvor dopamin regulerer motivasjon og belønning, likt i menneskelige hjerner.
EBI for kooperativ kontroll
Den såkalte «svermintelligens» er avhengig av fremveksten av intelligent og kompleks gruppeatferd og koordinasjon, til tross for begrenset intelligens hos de individuelle komponentene. Fiskeskoler, fugleflokker og bie‑svermer viser slik kapasitet.
Slik bio‑inspirert kooperativ kontroll som mangler faste sentrale noder kan gjøre det mulig for romfartssvermer å operere uten stive kommunikasjonstopologier, og øke motstandskraften mot uventede scenarier som fravær eller svikt av enkeltindivider.
EBI for adversarial spillteori
Ettersom en anvendelse av kunstige svermer og bionikk er i telekommunikasjon og forsvarsapplikasjoner, er evnen til enten å angripe eller motstå angrep en viktig faktor.
Dette gjør biologisk gruppeatferd som ulveflokker som jakter kooperativt eller fiskeskoler som unngår omringning spesielt interessant. Dette kan også fremme gruppens effektivitet på bekostning av enkeltkomponenter i et sverm, for eksempel ved å ofre en unnslipper for å sikre flukt for de andre, lik en sterk rovdyr som jakter på svakere individer i byttedyrgruppen.
EBI, AI og romteknologi
Gjør romteknologi adaptiv
Den raske utviklingen av kunstig intelligens gjør omfattende bionisk intelligens enda viktigere for romfartsapplikasjoner. Den raskt økende betydningen av romteknologi, takket være gjenbrukbare oppskytningssystemer, gjør det også avgjørende å øke autonomien til romfartøy.
«De fire nøkkelkapasitetene ‘tilgang til rom, utnyttelse av rom, utvikling av rom og utforskning av rom’ pålegger høyere krav til nye romfartsystemer, inkludert romtransportssystemer, rominfrastruktur, romproduksjon, dypromutforskning og utviklingssystemer.»
Idealent ville slike bio‑inspirerte AI‑romfartsystemer integrere flere evner:
- Et integrert system for persepsjon, hukommelse, resonnering og beslutningstaking ved bruk av EBI.
- Svermintelligens skaper komplekse globale atferder fra enkle lokale regler og holder dem stabile og forutsigbare.
- Dynamisk omstrukturering av nevronal tilkobling for å tilpasse seg nye scenarier og gå utover grensene for opprinnelige treningsdatasett.
Akselerere EBI‑utvikling
Forskerne argumenterer for at for å fremskynde utviklingen og adopsjonen av Extensive Bionic Intelligence, må noen steg tas.
Det første er opprettelsen av en komplett bio‑intelligensdatabase. Det vil være essensielt å behandle og kategorisere store mengder biologiske observasjonsdata, og gradvis forbedre bio‑intelligensdatabaser. På denne måten vil standardisering av heterogene biologiske data sikre deres brukbarhet for beregningsmodellering og fysisk prototypedesign.
Når denne omfattende biologiske intelligensdatabasen er opprettet, vil det være mulig å raskt velge de mest oppgave‑tilpassede imitasjonsmålene fra den. Dette må fortsatt samsvare med menneskelige mål, noe som kanskje ikke er enkelt.
«Den største tekniske utfordringen er å etablere presise kartleggingsmekanismer som tilpasser komplekse biologiske fordeler til oppdragsspesifikke ingeniøroppgaver, samtidig som man unngår overforenkling eller tap av funksjonell essens.»
Deretter må raske evolusjonsmekanismer etableres for å oppnå smidig trening for nye miljøer og problemer. Det vil også måtte integrere omfattende bionisk persepsjon og kontrollteknologier.
Når alle disse stegene er tatt, bør EBI‑feltet kunne bidra til autonom utforskning i dyprom, utenomjordisk multi‑robot‑koordinering og satellitt‑software‑definerte systemer, og drive sprangvise forbedringer i intelligensen til ubemannede romfartsystemer.
Investere i ubemannet intelligens
Kratos Defense & Security Solutions
KTOS Prisdiagram
Startet med fokus på forsvars‑telekommunikasjonsinfrastruktur og nettverk, har Kratos siden 2004 gjennomført en rekke oppkjøp av små eller mellomstore elektronikk‑ og forsvarsselskaper.
Dette har gjort dem til en viktig leverandør av romfarts‑telekomløsninger.
Kilde: Kratos Space
Kratos utvider også raskt i droner‑ og missilsegmentene, spesielt kategorien «billig og god nok» ammunisjon, en viktig kategori ettersom produksjonen av dyre våpensystemer i både angreps‑ og forsvarsroller sliter med å holde tritt med forbruket i konflikter som Ukraina og Iran.
Derfor er Kratos en leverandør av subsoniske og supersoniske missilmotorer som GEK‑serien turbojet‑motorer og Zeus‑solidrakettmotorer.
Den produserer også XQ-58 Valkyrie Uncrewed Tactical Aircraft (UTA) samt drone aerial targets for å teste våpen.
På bakken lager den fjernstyrte og selvkjørende lastebiler og bakkelogistikk‑systemer, høyenergilaser, lette, elektromagnetisk interferens‑skjermede mobile plattformer C5ISR systems (Command, Control, Communications, Computers, Cyber, Intelligence, Surveillance, and Reconnaissance), og Sentinel Weapon System, et landbasert interkontinentalt ballistisk missilsystem (ICBM) under utvikling
https://www.kratosdefense.com/weapon-systems/strategic/c5isr-mobility-systems
Selskaper som Kratos er små nok til å forbli smidige, men store nok til å ha evnen til å implementere nye konsepter som Extensive Bionic Intelligence i sine autonome droner og andre våpen. Dermed vil de sannsynligvis kunne utnytte parallelle fremskritt innen edge‑AI, sensorfusjon, desentralisert koordinasjon og fler‑agent‑oppdragsplanlegging.
(Du kan også lese vår fullstendige investeringsrapport om Kratos for mer informasjon)
Siste nyheter og utviklinger for Kratos Defense & Security Solutions (KTOS) aksje
Studie referert
1. Junzhi Yu, et al. Refleksjoner over omfattende bionisk intelligens innen romfartsfeltet. Chinese Journal of Aeronautics. 13 mars 2026, 104161. https://www.securities.io/kratos-defense-ktos-spotlight/
