A luglio, l’astronauta italiano Luca Parmitano è partito sulla capsula Soyuz MS-13 con l’astronauta della Nasa Drew Morgan ed il comandante Alexander Skvortsov dell’agenzia spaziale russa Roscosmos alla volta della Stazione Spaziale Internazionale (Iss). Per Parmitano, rientrato a febbraio, Beyond è la seconda missione di lunga durata sulla Iss, dopo quella di 166 giorni, Volare (con l’Agenzia Spaziale Italiana), nel 2013.
Il nome di questa missione, Beyond, scelto da Parmitano, bene indica la volontà di andare oltre, sperimentare.

E infatti gli astronauti sono chiamati a compiere a bordo centinaia di esperimenti scientifici (circa 300). Le condizioni operative sono molto differenti da quelle sulla Terra: girando intorno al nostro pianeta a 28.800 km/h, la Stazione Spaziale Internazionale offre l’occasione per condurre esperimenti per conto dei ricercatori di tutto il mondo sull’assenza di gravità, ma anche testare le tecniche necessarie per esplorare ulteriormente il sistema solare.

All’interno del laboratorio europeo Columbus sono idealmente “ospitate” quante più discipline possibili in pochissimo spazio, dall’astrobiologia alla scienza solare ma anche la psicologia e la fisiologia. Parmitano, in particolare, ha operato in ambiti di ricerca relativi alla fisiologia umana – per esempio su come si manipolano gli oggetti nello spazio – alla fisica, all’interazione umana con i robot.

Il progetto Cimon

Arriviamo al punto. Tra questo ultimo tipo di sperimentazioni rientra quella relativa alll’utilizzo delle funzionalità dell””astronauta” Cimon-2. E’ l’abbreviazione di Crew Interactive Mobile CompanioN. Il robot, costituito da una sfera in plastica stampata in 3D (pesa circa 5 Kg) con uno schermo piatto al centro, è progettato per mettere alla prova proprio l‘interazione uomo-macchina nello spazio. Cimon-2 può vedere, ascoltare e comprendere ciò che osserva ed è dotato di un sistema di navigazione autonomo, che consente agli astronauti di impartire comandi vocali proprio come si farebbe con gli assistenti virtuali Alexa, Siri o Cortana.

Cimon-2 Esa Ibm Watson
Cimon-2 a bordo della mission Beyond con Luca Parmitano

Sviluppato e costruito da Airbus a Friedrichshafen e Brema, in Germania, per conto del centro aerospaziale tedesco Dlr, Cimon utilizza software di intelligenza artificiale di Ibm e quindi Watson, in particolare le tecnologie Watson Visual Recognition, Watson Speech to Text, Watson Text to Speech, Watson Assistant, Watson Tone Analyzer su Ibm Cloud. Il progetto Cimon ha già un paio di anni di “vita”, per questo si parla di Cimon-1 e di Cimon-2. Cimon infatti è stato usato per la prima volta dall’astronauta dell’Esa Alexander Gerst nel 2018 e la Ludwig Maximilians University Clinic di Monaco (Lmu) ne ha seguito il progetto di sviluppo.

Alla realizzazione della prima versione di Cimon ha lavorato un team circa 50 persone per quasi 2 anni a partire dall’agosto 2016. Il prototipo dell’esperimento tecnologico è rimasto a bordo della Iss dal 2 luglio 2018 al 27 agosto 2019, ed è stato presentato in anteprima mondiale il 15 novembre 2018. A seguito della missione, Cimon-1 è stato dichiarato patrimonio culturale tedesco, con l’obiettivo di farne strumento di ispirazione per le generazioni future verso lo studio delle materie Stem. Cimon-2, inviato verso la stazione a dicembre del 2019, utilizzato da Parmitano, è stato invece realizzato in meno di un anno da uno staff di circa 20 specialisti e terrà compagnia agli astronauti per circa tre anni. 

A cosa serve Cimon-2

Il suo compito specifico è l’aiuto agli astronauti ad incrementare la propria efficienza visualizzando e spiegando le informazioni necessarie per eseguire gli esperimenti scientifici o particolari riparazioni. Cimon infatti è in grado di eseguire fotografie e di documentare esperimenti, ma anche cercare, mostrare e spiegare informazioni, istruzioni per esperimenti scientifici e riparazioni attraverso un accesso con controllo vocale che non richiede agli interlocutori l’impiego delle mani.

Buoni i risultati: Cimon-2 ha fornito aiuto agli astronauti impegnati dall’abituale carico di lavoro/esperimenti scientifici, e dimostrato di poter abbassarne l’esposizione allo stress, compreso quello derivante dall’isolamento tipico delle missioni a lungo termine.

Il robot funziona potendo sfruttare in modo permanente una telecamera mobile, con cui vede e ascolta. Mentre l’intelligenza di Watson gli consente anche di capire e parlare. Le soluzioni Ibm sono alla base dell’implementazione dell’intelligenza artificiale di relazione per Cimon. Spiega Matthias Biniok, Ibm Lead Watson Architect per la Germania: “Quando è stato implementato per la prima volta sulla Iss, Cimon ha dimostrato di essere in grado di comprendere non solo il contenuto all’interno del contesto dato, ma anche l’intenzione. Ora Cimon-2 fa un ulteriore passo avanti e grazie all’analizzatore di tono Ibm Watson è in grado di valutare le emozioni degli astronauti e rispondere alla situazione in modo appropriato se questo è desiderato da gli astronauti o se le sue capacità di analisi emozionale sono state testate come parte di un esperimento. Ciò consente a Cimon-2 di passare da un assistente scientifico a un compagno empatico“.

Per farlo in Cimon-2 è operativa una serie di telecamere: una stereo per l’orientamento, un’altra ad alta risoluzione per il riconoscimento facciale e due laterali per l’imaging e la documentazione video. I sensori a ultrasuoni misurano le distanze per evitare potenziali collisioni. Cimon ha anche le “orecchie” costituite da otto microfoni con cui rilevare la direzione delle fonti sonore e un microfono direzionale aggiuntivo per un buon riconoscimento vocale.

La bocca è un altoparlante che può essere usato per parlare o riprodurre musica. Al centro resta l’importanza del lavoro umano. Infatti Cimon-2 non è in grado di fare autotraining, ma deve essere ancora l’uomo ad istruirlo. E’ Airbus invece ad avere fornito Cimon-2 di AI per quanto riguarda le capacità di navigazione autonoma in funzione della pianificazione dei movimenti e del riconoscimento degli oggetti. Infatti Cimon-2 si può muovere sfruttando dodici rotori così che il robot si possa rivolgere all’astronauta una volta indirizzato, ma anche annuire, scuotere la testa e seguire il suo interlocutore nel modulo. 

I prossimi passi

Christian Karrasch, Project Manager Cimon presso il Centro Aerospaziale Tedesco (Deutsches Zentrum für Luft – und Raumfahrt – Dlr), spiega bene i passi avanti voluti e l’evoluzione di Cimon-1 in Cimon-2: “Con Cimon-2, stiamo cercando di sfruttare la buona esperienza avuta con Cimon-1”. Per esempio, Cimon aveva già dimostrato che un’applicazione mobile basata sull’intelligenza artificiale sarebbe stata molto utile sulla Iss e Till Eisenberg, Project Manager Cimon di Airbus, entra ulteriormente nei dettagli: “Cimon-2 ha microfoni più sensibili e un senso dell’orientamento più avanzato. Anche le capacità AI e la stabilità delle complesse applicazioni software sono state notevolmente migliorate”.  Eisenberg si spinge addirittura oltre: “Durante questo periodo operativo penseremo ad ulteriori passaggi, come il caricamento dell’intelligenza artificiale su un cloud Iss”.

Ciò costituirebbe una pietra miliare nella graduale evoluzione di un sistema di assistenza completamente autonomo. Durante un viaggio sulla Luna o su Marte, l’equipaggio sarebbe così in grado di fare affidamento su un servizio di assistenza basato sull’intelligenza artificiale, senza un collegamento dati permanente alla Terra. Una volta rientrati sulla Terra, un’applicazione specifica per il nostro pianeta potrebbe aiutare le persone a svolgere compiti complessi in aree con scarse infrastrutture.

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