NASA FDL nutzt künstliche Intelligenz auf der Suche nach intelligentem Leben im All

Sind wir im Universum allein? Gibt es auf anderen Planeten intelligentes Leben? Wenn ja, wie sieht es aus?

Laut Forschern vom NASA Frontier Development Lab (FDL) könnten tief greifende Fragen wie diese durch einen der größten technologischen Fortschritte der Menschheit beantwortet werden: künstliche Intelligenz.

NASA FDL stellte ein interdisziplinäres Team für eine achtwöchige Sitzung mit schnellen KI-gestützten Experimenten und Iterationen zusammen, um Prototypen zu erstellen, Zahlen zu ermitteln und den Weltraum bequem vom eigenen Büro aus zu erkunden. Dabei wagte das Team sich in Bereiche, die noch kein Forscher zuvor erkundet hatte.

Um das zu erreichen, hat sich Google Cloud mit Forschern von NASA FDL zusammengetan und sie mit Mentoring, Rechenressourcen und KI-Know-how bei der Suche nach Exoplaneten unterstützt. Das sind Welten, die außerhalb unseres eigenen Sonnensystems existieren und auf denen möglicherweise intelligentes Leben darauf wartet, entdeckt zu werden.

Herausforderung Exoplaneten

Die Jagd nach Exoplaneten – mit jeweils Millionen von (sehr unscheinbaren) Lichtmustern

Der NASA-Satellit zum Auffinden von Expoplaneten, TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), übersetzt die Suche im Universum nach diesen Planeten in ein komplexes Datenproblem. TESS scannt alle 27 Tage einen Teil des Himmels ab und erfasst dabei Millionen winziger Lichtschwankungen, während die Exoplaneten ihre Sonnen umkreisen. Dabei werden Terabyte um Terabyte an Rohdaten generiert. Für die Forscher war das Durchsuchen dieser Daten eine ziemliche Herausforderung.

Um Muster in diesen riesigen Datasets zu erkennen, setzte das Team von NASA FDL auf Google Cloud AutoML, eine Gruppe von Tools, die den ML-Prozess für unerfahrene Personen vereinfacht. Mithilfe der Ressourcen von Cloud AutoML konnten Forscher Fehlalarme ausmerzen, Lichtkurven schneller klassifizieren und bisher unbemerkte Schlüsselvariablen identifizieren.

Von Daten zu Planeten

"Maschinelles Lernen kann uns im Handumdrehen sagen, was ein Planet ist und was nicht", so Hugh Osborn, ein Astronom des Exoplaneten-Teams.

Es dauerte nicht lange, bis die Forscher die Vorteile von Cloud AutoML erkannten. Ein einzelner Abruf mit einer Genauigkeit von 94 % dauerte zuvor mehrere Tage. Mit Cloud AutoML, das von Compute Engine unterstützt wird, wurden die Abfragen in Sekunden mit einer Genauigkeit von 96 % ausgeführt. Dass mit Cloud AutoML Hunderte von Abrufen gleichzeitig durchgeführt werden konnten, war für das Forschungsteam von NASA FDL von noch größerem Wert.

Herausforderung Astrobiologie

Um sich das Leben auf anderen Planeten vorzustellen, muss man das eigene kennen

Die Astrobiologie ist das Studium des Lebens auf anderen Planeten und unterliegt einer großen Einschränkung: Unser Heimatplanet ist ihr einziger Bezugspunkt. Die Erde ist der einzige Planet mit intelligentem Leben, den wir kennen. Deshalb verwenden die Forscher von NASA FDL die biologischen Daten der Erde als Grundlage, um sich vorzustellen, wie das Leben auf anderen Planeten aussehen könnte und in welchen Umgebungen sich diese Planeten möglicherweise befinden.

Mit Compute Engine, Cloud Machine Learning Engine, Google Kubernetes Engine, Cloud Dataflow und anderen Cloud-Produkten konnten die Forscher von NASA FDL zum ersten Mal Hunderte von separaten astrobiologischen Datasets zusammenführen, um Zusammenhänge zu ermitteln und nach aussagekräftigen Mustern zu suchen. Anhand dieser Muster können die Forscher sich wiederum besser vorstellen, wie vielfältig das Leben im Universum sein könnte.

Die Forscher erzeugten außerdem Millionen von Datenpunkten und simulierten so die Auswirkungen des Lebens auf die Planeten und Atmosphären. Mit diesen Daten wurden ML-Modelle trainiert, um Lebenszeichen auf anderen Planeten zu erkennen, die in Zukunft mit neuen Instrumenten und Satelliten gemessen werden können.

Unseren Platz im Universum verstehen
Außerirdische Oberfläche

Datasets – und Inspiration – an zukünftige NASA-FDL-Teams weitergeben

Nun geht die Suche nach außerirdischem Leben bei NASA FDL weiter. Die Forschungsteams werden unter Verwendung der gleichen Techniken und Datasets weiter auf den Fortschritten aufbauen, die während der achtwöchigen Sitzung im Sommer erzielt wurden.

Dank der Geschwindigkeit, Skalierbarkeit und Intelligenz von Google Cloud ist NASA FDL der Beantwortung der grundlegendsten Fragen der Menschheit ein gutes Stück näher gekommen und inspiriert gleichzeitig die Wissenschaftsgemeinschaft im Allgemeinen.

Alle astrobiologischen Datasets, die während dieser acht Wochen entwickelt wurden, werden veröffentlicht. So können andere Forscher die Modelle iterieren, tiefer schürfen und weiter forschen, bis wir schließlich Kontakt mit intelligenten Lebensformen auf anderen Planeten aufnehmen.

Die Forscher von NASA FDL gehen an die Grenzen von Erkenntnis, Vorstellungskraft und Wissen. Mithilfe von Google Cloud können sie immer weiter nach einer Wahrheit suchen, die selbst zum jetzigen Zeitpunkt noch immer irgendwo da draußen ist.

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