Deep Space Intelligence

Schwarmintelligenz im Weltraum - Projektangebot ab dem Wintersemester 2015/2016

Die „Rosetta“ Mission hat im November 2014 wieder einmal eines der Kernprobleme in der Raumfahrt vor Augen geführt. Beim Versuch, auf dem Kometen zu landen, wurden lediglich im Vorfeld einprogrammierte Aktionen abgearbeitet, mit denen auf die tatsächlichen Umstände weder flexibel noch intelligent reagiert werden konnte. Dementsprechend gelang das Manöver nur suboptimal: der Lander prallte mehrfach am Kometen ab und kam an einer ungünstigen Stelle mit schlechter Ausrichtung der Solarpanel zum Liegen.

Bei solchen Deep Space Missionen ist ein Eingreifen vom Boden aus aufgrund von langen Signallaufzeiten nicht möglich. Für zukünftige Missionen ist es daher von hohem Interesse, den Grad an Autonomie der Sonden zu erhöhen, um Missionen robuster, flexibler und intelligenter durchführen zu können.

In diesem Projekt soll untersucht werden, wie man einen Schwarm von Sonden einsetzen kann, um solche Probleme anzugehen. Der Grundgedanke hierbei ist, statt auf aufwendige Weise einer einzelnen Sonde möglichst viel Intelligenz und Robustheit zu verschaffen, einen ganzen Schwarm von einfach ersetzbaren Sonden mit begrenzter Intelligenz zu verwenden (Kleinsatelliten können nur wenige wissenschaftliche Instrumente und begrenzten Computerpower an Bord tragen). Aus der Biologie kennt man den Effekt der Schwarmintelligenz. Viele für sich genommen limitierte Individuen zeigen ein kollektives Verhalten, welches man als „intelligent“ bezeichnen kann (z.B. Ameisenkolonien).

Davon inspirierte Ansätze finden sich auch in der KI wieder, z.B. schwarmbasierte Optimierungsverfahren. Ebenso gibt es Multi-Agenten Systeme, insbesondere kooperative Agenten für verteilte Problemlösungen. Die einzelnen autonomen Agenten verwenden dabei z.B. kognitive Algorithmen zur Entscheidungsfindung. Im Projekt soll ein Szenario und geeignete Konzepte für die Sonden entwickelt werden mit denen eine kollektive, schwarmbasierte Exploration von Asteroiden und Kleinplaneten und andere Deep- Space- Missionen möglich werden.

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