Os chips que levam a NASA ao espaço têm décadas. Eis porquê

Há uma ironia no coração da exploração espacial moderna. Enquanto a inteligência artificial (IA) transforma tudo, desde o telemóvel ao carro, há sondas que a NASA envia para outros planetas que ainda funcionam com processadores da década de 90. Victoria Da Poian conhece bem esse aparente paradoxo. Enquanto cientista de dados e engenheira de software na Tyto Athene LLC, que colabora com o Centro de Voos Espaciais Goddard da NASA, trabalha há anos para dar mais autonomia às sondas que viajam pelo espaço, tendo já aplicando IA às missões ExoMars, que procura sinais de vida em Marte, e Dragonfly, esta última com destino a Titã, a maior lua de Saturno, em 2034. Falámos com Victoria Da Poian no Porto, durante o Data Makers Fest, no início de maio, para perceber como se explora o universo na era da inteligência artificial. 

Para Victoria Da Poian, a promessa da IA no espaço resume-se a uma palavra: autonomia. “É necessária se quisermos explorar mais longe, para além da Terra, da Lua ou de Marte. Hoje, o processo é sempre o mesmo: os cientistas tomam uma decisão na Terra, enviam-na para a sonda, e repetem. A IA pode mudar isso.” Mas há uma surpresa para quem imagina que essa mudança já aconteceu. “A IA ainda não está no espaço. Isso é um projeto. Há alguma automação para operações, como a seleção do local de aterragem ou o lançamento de veículos com a SpaceX de forma autónoma. Mas a decisão continua, por agora, a ser tomada na Terra. E mesmo mais tarde, vai ser preciso muito trabalho de verificação e validação para garantir que, quando dermos mais autonomia ao instrumento científico, a missão não fica em risco.”

Um dos exemplos mais conhecidos dessa autonomia operacional foi a missão Mars 2020. O robôroverPerseverance usou IA em tempo real para selecionar o local de aterragem em Marte, decidindo onde pousar para evitar terreno rochoso. “Não faço parte dessa missão, mas sei que a IA foi usada em tempo real durante a aterragem”, afirma a cientista.

Uma das razões para a IA ainda não estar bem assente no espaço é o hardware. As sondas que a NASA envia ao espaço ainda usam processadores desenvolvidos nos anos 90, como o PowerPC 750, escolhidos pela fiabilidade testada e pela resistência à radiação. “Não se arrisca algo novo sem saber que funciona, e os lançamentos são caríssimos”, explica Victoria Da Poian. 

Diz o ditado popular que “equipa que ganha não mexe”, mas às vezes é mesmo preciso atualizar a tecnologia e a agência norte-americana está a dar passos nesse sentido, segundo um comunicado divulgado este mês. Em parceria com a empresa Microchip Technology, o projeto High Performance Spaceflight Computing está a desenvolver um novo processador que promete até 100 vezes mais capacidade de computação do que os chips atualmente usados nas missões espaciais. Os testes, que decorreram em Los Angeles, mostraram que o processador chegou a operar 500 vezes acima do desempenho dos chips atuais. O objetivo é permitir que as sondas usem IA para responder em tempo real a situações complexas, sem precisar de intervenção humana. 

A limitação do hardware agrava outro problema: a quantidade de dados que se consegue enviar para uma sonda é de apenas alguns megabytes. Não gigabytes, não terabytes. Megabytes. E quando a sonda não está em comunicação com a Terra, entra em modo de descanso, explica Victoria Da Poian. Se nesse momento houver uma erupção vulcânica numa lua, por exemplo, a sonda perde a oportunidade. “Queremos maximizar o tempo que a sonda está ativa no outro planeta para recolher o máximo de dados possível, mas também temos de garantir que conseguimos enviar de volta os dados recolhidos.” 

É aqui que a IA faz mais sentido. Se uma sonda conseguir decidir sozinha o que observar, quando ligar os instrumentos e o que enviar de volta, pode aproveitar oportunidades que de outra forma se perderiam. “Imagina que há essa erupção vulcânica numa lua e a sonda estava em modo de descanso. Se tivesse IA, poderia acordar sozinha e fazer as medições no momento certo.”

O que a IA vê e nós não vemos

O trabalho de Victoria Da Poian centra-se na procura de sinais de vida, usando espectrometria de massa, um método que analisa a composição química das amostras. A IA entra para detetar padrões que o olho humano não consegue ver. Durante a sua apresentação no Data Makers Fest, a cientista mostrou dois espectros, um de um processo abiótico e outro biótico, que ao olho humano pareciam exatamente iguais. A IA conseguiu distingui-los. “É aí que faz a diferença, a detetar coisas que nós não conseguimos”, acrescenta.  

Mas a responsável é cuidadosa com o entusiasmo. Falsos positivos acontecem, os algoritmos ainda erram e a validação de qualquer descoberta exigiria anos de trabalho colaborativo entre equipas. “Nunca é uma só medição. Trabalhamos como uma equipa. Não é ‘encontrei isto, esta é a resposta’. É ‘encontrei isto, tu encontraste aquilo, vamos falar’.”

A missão Dragonfly não é sequer definida como uma missão de deteção de vida. É uma missão de exploração, para perceber melhor a química e os processos físicos da lua de Saturno, a única no sistema solar com atmosfera densa, lagos de metano e ciclo de chuva, como a Terra, mas com metano em vez de água. “É mais uma missão de detetive. Queremos perceber o ambiente, e talvez dizer: estes processos poderiam ser bióticos ou abióticos.” A Dragonfly parte em 2028 e chega a Titã em 2034. Até lá, Victoria Da Poian e a sua equipa continuam a construir e a testar os algoritmos na Terra. 

O jornalista foi ao Data Makers Fest a convite da organização do evento.