Алгоритмы с искусственным интеллектом, разработанные для поиска признаков жизни в экстремальных земных условиях, могут помочь роботизированным марсоходам, отправленным на другие планеты, искать признаки внеземной жизни, предположили ученые в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy в понедельник.
Микробы, живущие в экстремальных условиях, обычно ограничены определенными областями, которые имеют подходящие условия и достаточно ресурсов для их выживания. Они оставляют следы своего существования в виде странных узоров и борозд, которые можно обнаружить, анализируя особенности поверхности.
Большая группа исследователей во главе с Институтом SETI считает, что алгоритмы искусственного интеллекта можно научить обнаруживать эти биосигнатуры путем анализа карт поверхности, полученных с космических аппаратов, вращающихся вокруг планеты. Роверы, оснащенные программным обеспечением для компьютерного зрения, могут быть отправлены на поиск этих сигналов внеземной жизни.
Диссертация авторов основана на анализе местности вокруг Салар-де-Пахоналес, дна древнего озера в Чили, где обитают сообщества фотосинтезирующих бактерий. Регион находится на высоте 3500 м над уровнем моря, поэтому микробы живут в условиях высокого уровня ультрафиолетового излучения и солености. Одним из признаков их борьбы за выживание являются фрактальные узоры и гребни на дне озера.
Исследовательская группа обучила сверточные нейронные сети на этих изображениях и смогла обнаружить другие области, где скрывались эти организмы, с точностью до 87,5%. Исследователи утверждают, что марсоходы, работающие с таким программным обеспечением ИИ, могут охотиться за подобными биосигнатурами более эффективно, чем с помощью существующих методов посадки в перспективных местах и поиска, основанного только на спутниковых снимках.
«Наша структура позволяет нам объединить силу статистической экологии с машинным обучением, чтобы обнаруживать и предсказывать закономерности и правила, по которым природа выживает и распределяет себя в самых суровых ландшафтах на Земле», — Ким Уоррен-Роудс, первый автор исследования и исследователь. Об этом говорится в заявлении старшего научного сотрудника Института SETI.
«Мы надеемся, что другие группы астробиологов адаптируют наш подход к картографированию других пригодных для жизни сред и биосигнатур. С помощью этих моделей мы можем разрабатывать индивидуальные дорожные карты и алгоритмы, чтобы направлять марсоходы в места с наибольшей вероятностью наличия прошлой или настоящей жизни — независимо от того, насколько они скрыты. или редкий».
Для обучения модели было использовано более 7765 изображений Салар-де-Пахоналес, собранных с помощью дронов, и 1154 образца, взятых непосредственно со дна озера для обнаружения микробов в соляных куполах, скалах и кристаллах. Программное обеспечение подтвердило, что эти фотосинтезирующие бактерии были сконцентрированы на небольших участках вблизи источников воды.
Если будущим марсоходам предстоит находить биосигнатуры с помощью аналогичных алгоритмов ИИ, ученым и инженерам придется работать с несколькими наборами данных, полученными с помощью различных инструментов в космосе и на земле, считает Натали Кэброл, соавтор статьи и главный исследователь Института SETI. Об этом сообщила команда Института астробиологии НАСА.
«Хотя высокая скорость обнаружения биосигнатур является центральным результатом этого исследования, не менее важным является то, что оно успешно интегрировало наборы данных с совершенно разным разрешением от орбиты до земли и, наконец, связало региональные орбитальные данные с местами обитания микробов».
«С его помощью наша команда продемонстрировала путь, который позволяет перейти от масштабов и разрешений, необходимых для характеристики обитаемости, к тем, которые могут помочь нам найти жизнь. В этой стратегии беспилотники были необходимы, но не менее важным было проведение полевых исследований микробной экологии, которые требуют длительных периодов (до недель) на месте (и на месте) картирование на небольших территориях, стратегия, которая имела решающее значение для характеристики местных экологических моделей, благоприятных для жизненных ниш».
Другими словами, метод будет эффективен, если уже есть существенные доказательства существования инопланетной микробной жизни и если окружающая среда и поверхность планеты были тщательно нанесены на карту. Роверы смогут более эффективно находить биосигнатуры только в том случае, если они уже знают, что искать.
Регистр обратился в Институт SETI за дополнительными комментариями. ®
