Các kỹ sư tại NASA hiện đang sử dụng các thuật toán Generative Design Algorithm để xây dựng các thành phần thuộc bộ đồ phi hành gia thế hệ mới của tổ chức này. Đây cũng sẽ là lần cải tiến lớn nhất trong thập kỷ đối với bộ đồ này.

Ảnh: Joel Kowsky/NASA.

Vài tháng trước, NASA đã tiết lộ rằng bộ đồ phi hành gia thế hệ mới của tổ chức này sẽ được đội ngũ phi hành gia trên chuyến đi trở lại mặt trăng vào năm 2024 sử dụng, thuộc kế hoạch xây dựng cứ điểm sinh sống trên mặt trăng cho con người. Bộ đồ mới có tên là Extravehicular Mobility Unit, hay xEMU, và là cải tiến lớn đầu tiên trên bộ đồ phi hành gia của NASA lần đầu trong 40 năm, giúp các phi hành gia có thể vận động dễ dàng hơn. Cụ thể, khi mặc bộ đồ này, họ sẽ có thể cúi dãn người thoải mái hơn trước đây, ngoài ra, nó cũng dễ cởi và mặc, thay đổi thành phần và không cần phải sửa chữa suốt nhiều tháng trời.

Tuy nhiên, những cải tiến ấn tượng nhất lại không hề được nhắc tới khi bộ đồ được tiết lộ vào mùa thu năm ngoái. Thay vào đó, chúng lại ẩn sau hệ thống hỗ trợ sinh tồn của xEMU – chiếc ba lô với khả năng biến bộ đồ thành một chuyên cơ cá nhân. Cụ thể, ba lô này sẽ phụ trách kiểm tra nhiên liệu, thiết bị liên lạc, dự trữ oxy, và cả điều tiết nhiệt độ, giúp các phi hành gia có thể tập trung hơn vào các tác vụ quan trọng như tạo bệ phóng từ bê tông nhẹ. Ngoài ra, đây cũng là lần đầu tiên trong lịch sử có AI tham gia thiết kế một số thành phần trong hệ thống hỗ trợ sinh tồn của phi hành gia.

Jesse Craft, một kỹ sư thiết kế cấp cao tại Jacobs – công ty kỹ thuật lớn có trụ sở tại Dallas, đã được NASA chiêu mộ để cải tiến hệ thống hỗ trợ sinh tồn của bộ đồ xEMU. Đây là một công việc khó nhằn cho Craft cũng như các kỹ sư đồng nghiệp khác, bởi lẽ, họ phải biết nên ưu tiên các yếu tố nào. Cụ thể, hệ thống hỗ trợ sinh tồn đương nhiên phải an toàn, tuy nhiên, nó cũng cần đủ nhẹ, với trọng lượng thỏa mãn tiêu chuẩn tàu vũ trụ, phải đủ khỏe để chịu các áp suất và rung động trong tiến trình phóng tên lửa. Bởi vậy, Craft đã nhận định rằng, thiết kế bộ đồ là “một thử thách khó nhằn cho các kỹ sư.”

Tích hợp nhiều thiết bị, song lại giảm không gian và trọng lượng là một vấn đề tối ưu hóa phức tạp trường kỳ đối với các kỹ sư hàng không vũ trụ. Tuy nhiên, NASA lại muốn thực hiện chuyến đi lên mặt trăng vào năm 2024. Có nghĩa là, Craft cùng các đồng nghiệp không thể tiêu tốn quá nhiều thời gian cho việc thiết kế từng trang thiết bị. Vì vậy, họ đang khởi động một phần mềm thiết kế sử dụng AI, với khả năng liên tục đưa ra các thiết kế thành phần mới.

Chúng tôi coi AI là một công nghệ với khả năng thực hiện công việc nhanh chóng hơn và hiệu quả hơn một nhân viên đủ kỹ năng,” Jesse Coors-Blankenship, Phó giám đốc công nghệ tại PTC, công ty Hoa Kỳ đã tạo ra phần mềm này chia sẻ. “Một số công nghệ của phần mềm là những công nghệ từ lâu đã quen thuộc với các kỹ sư, như mô phỏng và tối ưu hóa cấu trúc. Tuy nhiên, tốc độ thực hiện lại có thể nhanh hơn rất nhiều với AI.” Phương thức này còn được biết tới với cái tên “thiết kế phái sinh”, trong đó, phần mềm sẽ tiếp nhận các yêu cầu như kích cỡ tối đa, khả năng chịu lực, cũng như các nhiệt độ tiếp xúc cần thiết, rồi thuật toán sẽ tự động làm mọi tác vụ còn lại.

Phần mềm của PTC đã tích hợp rất nhiều biện pháp AI khác nhau, ví dụ như các mạng GAN (generative adversarial network) và các giải thuật di truyền.

Quy trình lặp lại của máy là gấp từ 100 tới 1000 lần so với con người, và cho ra một giải pháp tối ưu nhất trong điều kiện hạn chế cho phép,” Craft nói. Điều này là vô cùng có ích khi ta vẫn chưa xác định được thiết kế cuối cùng. Bởi lẽ, chỉ một thay đổi nhỏ về điều kiện trong tương lai cũng có thể tiêu tốn tới hàng tuần công sức của các kỹ sư.

Hiện tại, việc sử dụng phần mềm thiết kế ứng dụng AI đã phổ biến khắp mọi nơi, đi từ thiết kế xe hơi tới nội thất gia đình. Thông thường, các thuật toán sẽ cho ra các thành phẩm khá kỳ lạ. Nói về hiện tượng này, Craft chia sẻ: “AI đang truyền cảm hứng cho thiết kế. Thông thường, ta sẽ có những định kiến nhất định về góc, bề mặt phẳng và không gian ba chiều – những kỳ vọng cố định về thiết kế. Nhưng với AI, những định kiến này sẽ bị phá bỏ, và bạn sẽ được tiếp cận các lời giải khác chưa từng được nghĩ tới.”

Tuy nhiên, các thành phần mà AI đang thiết kế lại chưa quá phức tạp. “Chúng tôi vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm ban đầu, và vì vậy chúng tôi không có kế hoạch thay đổi gì đó quá phức tạp, với khả năng gây ra nguy hiểm nghiêm trọng,” Sean Miller, kỹ sư cơ học thuộc đội ngũ thiết kế và phòng hệ thống nhiệt tại NASA chia sẻ. Thay vào đó, các thuật toán đang xây dựng các “giá đỡ” và kiến trúc hỗ trợ tốt hơn cho các hệ thống sinh tồn. Tuy rằng đây không phải là ứng dụng AI quá đáng kinh ngạc, song nó lại đem lại mức hiệu quả cao. Cụ thể, AI đã giảm được tới 50% khối lượng và kích thước của nhiều thành phần – những yếu tố vô cùng quan trọng cho việc du hành vũ trụ.

Khi NASA đặt ra các tiêu chuẩn cho hệ thống hạ cánh, họ đã phân bổ một số khối lượng nhất định cho mọi bộ phận có thể. Vì vậy, mỗi gam, hay thậm chí là 1/10 gam tiết kiệm được cũng đã hỗ trợ rất nhiều cho sự thành công của phi vụ mặt trăng này,” Miller nói.

50 năm về trước, khi NASA lần đầu đưa người hạ cánh lên mặt trăng, AI vẫn còn là một giấc mơ xa vời với các nhà khoa học máy tính. Còn ở hiện tại, dù cho căn cứ trên mặt trăng vẫn chưa được xây dựng, thì với AI, nó vẫn hoàn toàn khả thi.

Theo Wired

Tin liên quan: