För att utforska månen eller Mars, Astronauter behöver smarta livsmiljöer som stödjer livet och förblir i drift när de är lediga. För att främja utformningen av autonoma system för rymdmiljöer, NASA finansierar ett multiuniversitetsinstitut för rymdteknik som heter Habitats Optimized for Missions of Exploration, eller mer passande, HEM.

Mario Bergés, docent i civil- och miljöteknik (CEE), leder Carnegie Mellon Universitys forskargrupp som arbetar under HOMEs regi. Deras uppgift är att möjliggöra fullständig situationsmedvetenhet i livsmiljön genom att förse den med kapacitet att bearbeta och tolka sina egna data och göra beslutsrekommendationer som kan vidarebefordras till robotsystem eller föreslås till människor.

"Rymden är hård och fel kan vara katastrofala, så vi behöver autonoma system som är mycket bra, " sa Bergés. En idé som teamet undersöker är tillämpningen av artificiell intelligens för att analysera utrustningsdata för att förstå elanvändningen i livsmiljön. Genom att veta hur ström förbrukas, sedan kunde statusen för alla eldrivna system i livsmiljön övervakas.

Forskare har erfarenhet av att utföra dataanalys för utrustning på jorden, men Bergés sa att vi måste lära oss hur man översätter denna kunskap till kontexten av rymden och specifikt till systemen i dessa livsmiljöer.

Till exempel, på jorden finns det en mängd olika luftkonditioneringssystem och vi kan bestämma var potentiella fel finns och hur de uppstår. Men i de nya livsmiljöerna, alla system kommer att vara engångsföreteelser.

"Hur gör du automatisk feldetektering och diagnos utan mycket systemdata? Det är här AI kommer in, ", sa Bergés. "Vi har maskiner som lär sig av sig själva om du ger dem tillräckligt med data, men vi har inte många maskiner som kan resonera genom att använda befintlig ingenjörskunskap, vilket kan minska mängden data de behöver."

För att begränsa mängden data som behövs för att upptäcka utrustningsfel i hela livsmiljön, teamet kommer att samla in elektriska mätningar. Denna data kommer att delas med robotsystem som kommer att bearbeta den och agera på den fysiska miljön, och, i teorin, göra det möjligt för livsmiljön att behålla sig själv.

CMU-teamet består av Bergés, en expert på avkänning och dataanalys för infrastruktur; Burcu Akinci, en CEE-professor och expert på informationsmodellering; och Stephen Smith och Artur Dubrawski från CMU:s Robotics Institute, som ska leda forskning om maskininlärning och robotsystem. CMU:s forskning kommer att ingå i andra projekt som pågår inom institutet.

HOME är finansierat i fem år för cirka 15 miljoner dollar, och NASA kan tillämpa rekommendationer från institutet innan finansieringsperioden slutar. Enligt Bergés, CMU:s forskning skulle potentiellt kunna informera om utformningen av en gateway-station som kommer att kretsa runt månen som en del av NASA:s planer för utforskning av rymden.

Bergés tror att civilingenjörer kommer att spela en roll i rymdutforskningen.

"Sedan början, civilingenjörer har varit förvaltare av infrastrukturen som stöder det moderna livet, " sa han. "Om mänskligheten flyttar ut i rymden, det är vettigt för civilingenjörer att vara en del av det."