La NASA s'est rapprochée pour permettre aux ordinateurs de bord distants de diriger la recherche de la vie sur d'autres planètes. Les scientifiques du Goddard Space Flight Center de la NASA ont annoncé les premiers résultats de nouveaux systèmes intelligents, à installer dans les sondes spatiales, capable d'identifier les signatures géochimiques de la vie à partir d'échantillons de roche. Permettre à ces systèmes intelligents de choisir à la fois ce qu'il faut analyser et ce qu'il faut nous dire sur Terre permettra de surmonter les limites sévères de la façon dont les informations sont transmises sur de grandes distances dans la recherche de la vie depuis des planètes lointaines. Les systèmes feront leurs débuts lors de la mission ExoMars 2022/23, avant une mise en œuvre plus complète sur des corps plus éloignés du système solaire.

Présentation des travaux à la conférence Goldschmidt Geochemistry, La chercheuse principale Victoria Da Poian a déclaré :"C'est une étape visionnaire dans l'exploration spatiale. Cela signifie qu'avec le temps, nous serons passés de l'idée que les humains sont impliqués dans presque tout dans l'espace, à l'idée que les ordinateurs sont équipés de systèmes intelligents, et ils sont formés pour prendre certaines décisions et sont capables de transmettre en priorité les informations les plus intéressantes ou les plus urgentes."

Eric Lyness, responsable logiciel au Planetary Environments Lab du Goddard Space Flight Center (GSFC) de la NASA, a souligné la nécessité de disposer d'instruments intelligents pour l'exploration planétaire :« Cela coûte beaucoup de temps et d'argent pour renvoyer les données sur Terre, ce qui signifie que les scientifiques ne peuvent pas mener autant d'expériences ou analyser autant d'échantillons qu'ils le souhaiteraient. En utilisant l'IA faire une première analyse des données après leur collecte mais avant leur renvoi sur Terre, La NASA peut optimiser ce que nous recevons, ce qui augmente considérablement la valeur scientifique des missions spatiales"

Victoria Da Poian et Eric Lyness (tous deux au Goddard Space Flight Center de la NASA), ont formé des systèmes d'intelligence artificielle pour analyser des centaines d'échantillons de roche et des milliers de spectres expérimentaux du Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA), un instrument qui atterrira sur Mars au sein de l'ExoMars Rosalind Franklin Rover en 2023. MOMA est un instrument de pointe basé sur un spectromètre de masse, capable d'analyser et d'identifier des molécules organiques dans des échantillons de roches. Il recherchera la vie passée ou présente à la surface et sous la surface martienne grâce à l'analyse d'échantillons de roche. Le système à envoyer sur Mars transmettra toujours la plupart des données à la Terre, mais les systèmes ultérieurs du système solaire extérieur auront l'autonomie de décider quelles informations retourner sur Terre.

Les premiers résultats montrent que lorsque l'algorithme de réseau neuronal du système traite un spectre d'un composé inconnu, cela peut être catégorisé avec une précision allant jusqu'à 94 % et mis en correspondance avec des échantillons précédemment vus avec une précision de 87 %. Cela sera encore affiné jusqu'à ce qu'il soit intégré à la mission 2023.

Victoria Da Poian a continué, "Ce que nous obtenons de ces missions sans pilote, ce sont des données, beaucoup; et l'envoi de données sur des centaines de millions de kilomètres peut être très difficile dans différents environnements et extrêmement coûteux; en d'autres termes, la bande passante est limitée. Nous devons prioriser le volume de données que nous renvoyons sur Terre, mais nous devons également nous assurer qu'en faisant cela, nous ne jetons pas d'informations vitales. Cela nous a conduit à commencer à développer des algorithmes intelligents qui peuvent pour l'instant aider les scientifiques dans leur analyse de l'échantillon et leur processus de prise de décision concernant les opérations ultérieures, et comme objectif à plus long terme, des algorithmes qui analyseront les données elles-mêmes, ajustera et réglera les instruments pour exécuter les prochaines opérations sans le sol dans la boucle, et ne transmettra à la maison que les données les plus intéressantes."

L'équipe a utilisé les données brutes des premiers tests de laboratoire avec un instrument MOMA basé sur Terre pour entraîner les ordinateurs à reconnaître des modèles familiers. Lorsque de nouvelles données brutes sont reçues, le logiciel indique aux scientifiques quels échantillons précédemment rencontrés correspondent à ces nouvelles données.

Eric Lyness a noté, "La mission sera confrontée à des délais sévères. Lorsque nous opérerons sur Mars, les échantillons ne resteront dans le rover que quelques semaines au maximum avant que le rover ne vide l'échantillon et se déplace vers un nouvel endroit pour forer. Donc, si nous devons retester un échantillon, nous devons le faire rapidement, parfois dans les 24 heures. À l'avenir, alors que nous nous déplaçons pour explorer les lunes de Jupiter comme Europe, et de Saturne comme Encelade et Titan, nous aurons besoin que des décisions en temps réel soient prises sur place. Avec ces lunes, cela peut prendre 5 à 7 heures pour qu'un signal de la Terre atteigne les instruments, donc ce ne sera pas comme contrôler un drone, avec une réponse instantanée. Nous devons donner aux instruments l'autonomie nécessaire pour prendre des décisions rapides pour atteindre nos objectifs scientifiques en notre nom. »

Lyness a commenté, "Lorsqu'il s'est réuni pour la première fois, les données produites par l'instrument de recherche de vie MOMA sont difficiles à interpréter. Il ne criera pas "J'ai trouvé la vie ici, " mais nous donnera des probabilités qu'il faudra analyser. Ces résultats nous renseigneront en grande partie sur la géochimie que les instruments trouvent. Nous visons que le système donne des directions aux scientifiques, par exemple, notre système pourrait dire "J'ai 91% de confiance que cet échantillon correspond à un échantillon du monde réel et je suis sûr à 87% qu'il s'agit de phospholipides, similaire à un échantillon testé le 24 juillet, 2018 et voici à quoi ressemblaient ces données." Nous aurons toujours besoin d'humains pour interpréter les résultats, mais le premier filtre sera le système d'IA."

Les chercheurs notent que les données sont coûteuses à renvoyer de Mars, et devient plus cher à mesure que les atterrisseurs s'éloignent de la Terre. "Les données d'un rover sur Mars peuvent coûter jusqu'à 100, 000 fois plus que les données de votre téléphone portable, nous devons donc rendre ces éléments aussi précieux scientifiquement que possible, ", a déclaré Eric Lyness.

Commenter, Dr Joel Davis (chercheur postdoctoral en géologie planétaire au Natural History Museum, Londres) a dit, "L'un des principaux défis des missions planétaires est de ramener les données sur Terre - cela coûte à la fois du temps et de l'argent. Sur Mars, le temps de trajet est d'environ 20 minutes et cela augmente au fur et à mesure que vous vous éloignez du système solaire. Compte tenu de la durée de vie limitée des missions, les scientifiques doivent être très sélectifs sur les données qu'ils choisissent de rapporter. Ces résultats semblent certainement prometteurs; avoir une plus grande autonomie à bord des engins spatiaux est un moyen d'assurer l'utilité des données renvoyées. »

Le Dr Davis n'a pas participé à ce travail.