NASAが火星探査機パーセベランスでAIを活用し、火星の岩石を研究する方法

宇宙エンジニアたちは、これまで長らく探査車にAIを活用してきました。だからこそ、今日の火星探査機は安全な着陸地点を選び、自律的に地域を移動できるのです。しかし、これまで探査機自身が科学調査を行うことは不可能でした。なぜなら、その作業のほとんどは、地球上の科学者たちがデータを分析し、探査機を調査対象に向けることで行われてきたからです。

しかし今、NASAの火星探査車「パーセベランス」は、火星における自律的な科学調査への第一歩を踏み出そうとしている。この探査車は過去3年間、火星の岩石に含まれる特定の鉱物の探索と特定を可能にするAI機能を試験してきた。このシステムは、探査車に搭載されたPIXL（Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry：惑星X線岩石化学分光計）を用いて動作する。PIXLは、光を用いて岩石の組成を分析する分光計である。「アダプティブ・サンプリング」と呼ばれるこのソフトウェアは、PIXLのデータを分析し、より詳細な調査が必要な鉱物を特定する。

「PIXLのAIは、重要な科学的知見に焦点を絞るために活用しています」と、PIXLの主任研究員であるNASAジェット推進研究所のアビゲイル・オールウッド氏は声明で説明した。「AIがなければ、データの中に何か興味深い兆候が見られても、さらに詳しく調べるために岩石を再スキャンする必要がありました。PIXLのAIのおかげで、人間がデータを検証することなく結論を導き出すことができるのです。」

このシステムはローバー上で動作し、地球からの介入は不要です。つまり、科学者がターゲットを選択するだけでなく、長時間の通信も不要なため、貴重な時間を節約できます。

「PIXLのアダプティブサンプリングの背後にある考え方は、科学者が干し草の山から針を見つけられるように支援し、時間とエネルギーを他のことに集中できるようにすることです」と、このソフトウェアの開発者の一人であるピーター・ローソン氏は述べています。「最終的には、最高の科学的成果をより迅速に収集するのに役立ちます。」

AIシステムは、PIXLからデータを取得し、パーセベランスのアームに搭載された機器をカメラで位置調整することで、岩石にぶつかることなく接近し、詳細な測定を行えるようにします。このシステムの動作は、PIXLの地球ベースのモデルの（ちょっと可愛らしい）動画でご覧いただけます。システムはまず小さな岩石塊からデータを取得し、科学的に興味深い鉱物の存在を示す兆候を発見すると、そのエリアでさらにデータを自動的に収集します。

「PIXLは、科学者がその時々で探しているものに合わせて設定できる、いわばスイスアーミーナイフのようなものです」と、ソフトウェア開発に携わったデイビッド・トンプソン氏は述べた。「火星はAIをテストするのに最適な場所です。毎日定期的に通信が行われ、その過程で微調整を加える機会が得られるからです。」