Come è stato addestrato CIMON e che cosa sa fare


Per diventare astronauti e volare in missione sulla ISS occorrono caratteristiche fisiche e psicologiche ben precise, competenze di altissimo livello, coraggio e spirito di adattamento.

Sono le doti che scienziati, ingegneri e programmatori dovuto instillare in CIMON, per renderlo non soltanto un robot utile e pronto a rispondere agli ordini impartiti, ma un vero e proprio compagno di lavoro e di avventura per i cosmonauti della Stazione Spaziale Internazionale.

Il suo ruolo. Ma qual è il ruolo dell’astronauta CIMON a bordo della Stazione Spaziale? Il robot ha essenzialmente due compiti: quello di aiutare gli astronauti negli esperimenti e nelle operazoni di routine a bordo della ISS e quello di far loro compagnia quando si sentono soli, scambiando qualche parola, una battuta, suonando un po’ di musica o mettendoli in collegamento con il controllo missione a Terra.

Guarda come fluttuo. La prima sfida che i ricercatori hanno dovuto affrontare è stata quella di rendere CIMON capace di operare in condizioni di microgravità e di muoversi con sicurezza, e in sicurezza, in un ambiente complesso come quello della Stazione Spaziale.

Ogni dettaglio di CIMON è stato pensato per lo spazio: la forma sferica e priva di spigoli evita danni eccessivi a cose e persone in caso di urto e il guscio esterno, stampato in 3D, è realizzato con un materiale sintetico in grado di proteggere al meglio il cuore e il cervello elettronici del robot.

Come tutti gli astronauti CIMON deve essere capace di spostarsi, volando, da un ambiente all’altro all’interno della ISS, evitando non solo angoli, pareti e apparecchiature, ma anche le persone e tutti gli oggetti sospesi in microgravità che potrebbe trovarsi davanti.

Si fa la mappa. Per muoversi tra due punti CIMON non utilizza percorsi fissi impostati dai programmaori, ma naviga a vista, nel vero senso della parola. Utilizza infatti le immagini stereografiche catturate dalle sue due videocamere per calcolare distanze e traiettorie in base al punto che deve raggiungere.

 

Questo gli permette di evitare con estrema precisione eventuali ostacoli incontrati lungo il cammino e di adattare continuamente i propri spostamenti in base all’ambiente circostante.

La propulsione di CIMON è assicurata da un sistema di 14 ventole che aspirano e soffiano l’aria in diverse direzioni.

Al pari dei colleghi in carne e ossa anche CIMON, per imparare a muoversi in condizioni di microgravità, ha dovuto affrontare diverse sessioni di addestramento in volo parabolico.

 

E’ stato cioè portato a bordo di speciali aerei che dopo essere saliti ad altissima quota effettuano delle discese in caduta libera durante le quali viene quasi azzerata, per una manciata di secondi, la forza di gravità.

 


DLR

CIMON si è addestrato in microgravità sui voli parabolici. | DLR

Troppo preciso. I primi test non sono andati benissimo: CIMON sbatteva da una parte all’altra dell’aereo, apparentemente fuori controllo. Eppure tutti i parametri sembravano corretti…Qual era quindi il problema?

La causa dello strano comportamento di CIMON era la sua eccessiva precisione: nei voli parabolici la gravità non è del tutto azzerata, e la piccola quantità di forza residua era sufficiente a mandare in confusione il robot, che era stato progettato per lavorare a gravità zero. Una volta modificate le impostazioni, CIMON ha terminato il suo addestramento superando con disinvoltura tutti i test.

Ti guarda. CIMON, per ora, riconosce una sola persona, Alexander Gerts, l’astronauta tedesco che gli ha fatto da tutor in questa sua prima esperienza spaziale.

CIMON è in realtà capace di riconoscere tutti gli esseri umani e di distinguerli dagli oggetti o da altre creature e sa anche identificare, su un corpo umano, una faccia. Il suo cervello elettronico gli consente anche di stimarne il sesso e l’età con un buon grado di precisione.

Ma riconoscere un singolo essere umano tra oltre 7 miliardi di persone che abitano il pianeta… beh, questa è un’altra storia.

CIMON è stato addestrato a identificare i tratti somatici propri di Gerst su centinaia di foto che ritraevano l’astronauta nelle situazioni più diverse, in varie condizioni di illuminazione, e con le più diverse espressioni sul volto.


CIMON impara a riconoscere Alexander Gerst anche se è testa in giù. | DLR

Allo stesso modo, sono state somministrate al robot centinaia di foto di altre persone, più o meno somiglianti a Gerst, così che il sistema potesse allenarsi a distinguerle dall’astronauta.

La capacità di riconoscimento e classificazione delle immagini di Watson, il sistema di intelligenza artificiale di IBM, fa il resto, e permette a CIMON di identificare con estrema precisione i tratti somatici del “suo” umano rispetto agli altri.

Ascolta e parla. CIMON non ha tastiera nè mouse: l’unico modo che Gerst e gli altri astronauti hanno per comunicare con il robot è tramite la voce. Ma sentire, ascoltare e capire che cosa gli viene detto, per CIMON sono tre sfide diverse e complicate.

La ISS è un ambiente rumoroso, dove macchinari, strumenti e impianti vari sono in funzione 24 ore su 24. In questa confusione di suoni CIMON deve per prima cosa isolare la voce degli astronauti, identificarne la direzione di provenienza e comprendere che cosa gli viene richiesto.

Anche in questo caso è fondamentale il ruolo di Watson: il sistema di AI è quello che permette a CIMON di comprendere domande e ordini in linguaggio naturale. Gli astronauti possono cioè rivolgersi al robot semplicemente chiedendogli di visualizzare le istruzioni per una specifica attività di manutenzione o un esperimento così come possono invitarlo a far suonare un po’ di musica pop per vivacizzare l’atmosfera durante la cena.

Empatia elettronica. Ma CIMON sa fare molto di più: riconosce il gergo degli astronauti e sa anche interpretare le loro emozioni in base a ciò che dicono e come lo dicono.

 

Il sistema è stato addestrato con migliaia di frasi ed espressioni di gioia, rabbia, felicità, tristezza, paura. Ognuna di esse è stata identificata con una specifica etichetta così che il sistema possa riconoscerla e rispondere in modo appropriato con suggerimenti, dati, supporto emotivo o una battuta.

Il robot accompagna inoltre le risposte con diverse espressioni del suo volto digitale, così da renderlo ancora più empatico ai colleghi.

La psicologia di CIMON. Già, perchè CIMON ha una personalità tutta sua, che gli è stata attribuita con un lungo lavoro di programmazione. Potrebbe offendersi se gli si chiede quanti anni ha, e alla domanda “Come stai oggi?” potrebbe rispondere “Sono stufo di te”, per poi aggiungere subito dopo “Sto scherzando”.

Dal punto di vista psicologico, CIMON è un individuo digitale leggermente introverso, sensibile, analitico e che non si esime dall’esprimere giudizi.

Il suo profilo è stato scelto dopo un approfondito studio della classificazione Myers-Briggs, che identifica le caratteristiche psicologiche degli individui e il loro modo di rapportarsi con il mondo esterno.

CIMON è quindi sensibile ai dettagli, pensa razionalmente ed esprime giudizi orientati al raggiungimento di un obiettivo. E’ dotato di senso pratico, non si stanca, non si scoraggia ed ha grandi capacità analitiche.

Unica concessione alla sua razionalità, è un innato sense of humor: se gli chiedete che cosa ne pensa di HAL, il perfido computer protagonista del film “2001: Odissea nello spazio”, vi risponderà citando la celebre battuta dello stesso HAL: «Mi spiace, ma non posso farlo» con la sua stessa, sinistra, voce.

 

Punto di forza di CIMON è però la sua intelligenza emotiva: se qualcuno dell’equipaggio dovesse confidargli di sentirsi solo, il robot non si limiterebbe a rispondere “Mi spiace” ma aggiungerebbe anche “Come posso aiutarti?”. E a 400 km in verticale da casa, anche la parola di un robot può fare la differenza.


https://www.focus.it/rss/scienza.rss

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *