Maschinelles Lernen: Bosch schickt Sensorsystem zur ISS

Quelle: Bosch

Bosch in Nordamerika und das Raumfahrtunternehmen Astrobotic Technology Inc. haben eine Forschungspartnerschaft bekanntgegeben. Im Mai 2019 wollen sie das Bosch-Sensorsystem SoundSee zur Internationalen Raumstation ISS schicken. SoundSee ist eine Technologie zur Tiefenaudioanalytik: Mithilfe von Mikrofonen und maschinellem Lernen werden Geräusche aufgezeichnet und analysiert. SoundSee soll Aufschluss darüber geben, ob die von der Raumstation erzeugten Audiodaten mithilfe einer Software erkannt, richtig interpretiert und zur Verbesserung des ISS-Betriebs genutzt werden können.

„Maschinen wie zum Beispiel Motoren und Pumpen machen charakteristische Geräusche“, sagt Dr. Samarjit Das, Grundlagenforscher und SoundSee-Projektleiter im Forschungs- und Technologiezentrum von Bosch in Pittsburgh. „Der SoundSee-Algorithmus verwendet maschinelles Lernen, um solche feinen akustischen Spuren zu analysieren und zu bestimmen, ob eine Maschine oder auch nur einzelne Komponenten repariert oder ersetzt werden müssen.“

Als Träger für das SoundSee-System dient Astrobee, ein von der NASA entwickelter autonomer Mini-Roboter, der frei durch die ISS schweben kann. Das Astrobee-Team am Ames Research Center der NASA war auch an der Erprobung auf der Erde maßgeblich beteiligt. „Die Unterstützung durch die NASA hat uns sehr geholfen“, lobt Dr. Andrew Horchler, leitender Projektingenieur bei Astrobotic. „Mit den Erfahrungen und Informationen des Astrobee-Teams konnten wir unsere operativen Abläufe besser planen und die besonderen Herausforderungen des Transports einer Hardware-Nutzlast zur ISS konkret nachvollziehen.“

Technologien unter extremen Bedingungen testen

An Bord der ISS werden Wissenschaftler Daten sammeln und zur Erde senden, wo Bosch sie dann auswerten wird. Die Qualität der Datenerfassung soll im Laufe der Forschungsarbeiten durch Software- und Prozessanpassungen kontinuierlich verbessert werden. „Von den Daten erhoffen wir uns Einblick in den Zustand der Raumstation“, erklärt Jon Macoskey, Forschungsingenieursassistent bei Bosch. „Langfristig wollen wir den Nachweis erbringen, dass wir Störungen im ISS-Betrieb erkennen und den Crewmitgliedern oder dem Kontrollzentrum diese Informationen bereitstellen können.“

Neben Anwendungen auf der Erde könnte SoundSee auch für andere Projekte der bemannten Raumfahrt attraktiv sein, zum Beispiel für Flüge zum Mond oder zum Mars. „Bosch interessiert sich schon seit einiger Zeit dafür, mithilfe der Audioanalytik betriebsrelevante Maschinen und Ausrüstungen wie Fahrzeugmotoren oder Heizungs-, Lüftungs- und Klimasysteme zu überwachen“, ergänzt Dr. Joseph Szurley, der als Wissenschaftler in der Bosch-Forschung an SoundSee beteiligt ist. „Auf der ISS können wir erforschen, wie sich diese Technologien auf Umgebungen mit noch extremeren Bedingungen anwenden lassen.”

Ehemaliger ISS-Kommandant unterstützt das Projekt

Die für den Flug ins All vorgesehene Version der SoundSee-Technologie wird vom Future Missions and Technology Team entwickelt, einer Forschungsgruppe von Astrobotic, die sich mit der Raumfahrtrobotik beschäftigt. Das Team ist auch für die Erprobung auf der Erde und die Flugvorbereitung zuständig. „Selbst in einer so perfekten Umgebung wie der ISS ist die Durchführung von Forschungsarbeiten aufgrund der Schwerelosigkeit sehr viel schwieriger als auf der Erde“, gibt Fraser Kitchell, Direktor von Astrobotic Future Missions and Technology, zu bedenken.

Den Startschuss für das SoundSee-Projekt gab das Center for the Advancement of Science in Space (CASIS), als es vor wenigen Monaten die Finanzierungsgenehmigung für Startkosten und Astronautenzeit an Bord der ISS erteilte. Das CASIS managt im Auftrag der NASA das ISS U.S. National Laboratory, die Forschungsplattform der USA auf der Internationalen Raumstation. Seit Kurzem testen Forscher von Bosch und Astrobotic die technischen Komponenten der SoundSee-Nutzlast als Vorbereitung auf den Flug ins All. Unterstützt werden sie dabei vom früheren ISS-Kommandanten Dr. Colin Foale, der nun ebenfalls zum SoundSee-Team gehört.

Foale jedenfalls ist vom Nutzen der SoundSee-Technologie überzeugt: „Der Einsatz von maschinellem Lernen im All ist ein wirklich bahnbrechender Gedanke. Er wird nicht nur dazu beitragen, dass sich Probleme auf der ISS besser lösen lassen, sondern auch und besonders der Industrie auf der Erde zugutekommen.“ „Als ehemaliger ISS-Kommandant kann uns Dr. Foale unschätzbare Informationen dazu liefern, wie die SoundSee-Mission vor Ort funktionieren wird. Mit seinem Wissen hat er erheblich dazu beigetragen, dass wir das Preliminary Design Review in diesem Sommer erfolgreich abschließen konnten“, ergänzt Samarjit Das. „In unserer Versuchsanlage bei Astrobotic können wir die Techniken testen, die wir auf der ISS einsetzen werden.“