I settori impattati dall’intelligenza artificiale, ancora agli albori di questo processo di trasformazione, sono i più svariati; tra i tanti, non può mancare l’aerospazio, un settore di per sé cross-settoriale, con un’economia in crescente espansione.
Ambiti delle applicazioni dell’intelligenza artificiale nel settore spaziale
Tra le frontiere della Space economy continuano a esserci gli sbarchi sulla Luna e la conquista di Marte, ma dal punto di vista delle politiche industriali l’obiettivo strategico è l’allargamento della filiera, con nuovi paradigmi e nuove tecnologie. All’interno della filiera, vi è una grossa fetta che vale 230 milioni di euro e si tratta dell’osservazione della Terra, che ha registrato un aumento del 15% rispetto allo scorso anno. Grazie anche all’ingresso di realtà private nel settore dell’aerospazio, finora fortemente caratterizzato da programmi di enti statali e governativi, il panorama è mutato e stiamo assistendo a una corsa contro il tempo per poter occupare una posizione rilevante nello scenario internazionale.
Ecco che l’intelligenza artificiale potrebbe assumere un ruolo decisivo in questa corsa, un’alleata da cui non si può prescindere se si vuole battere sul tempo i competitor e raggiungere risultati pioneristici.
L’osservazione della Terra
L’asset dell’osservazione della Terra tocca talmente tanti ambiti che assisteremo ad una democratizzazione della Space economy, resa possibile dall’intelligenza artificiale se ben governata. La componente satellitare acquisisce, processa e trasmette una quantità incredibile di dati, che vengono poi inviati al segmento di terra, secondo gli specifici obiettivi del programma. In alcuni casi i dati vengono inviati come dati “grezzi”, in altri vengono prima processati e messi a disposizione di aziende afferenti ai più svariati settori.
Ad esempio, i dati possono essere utilizzati per il monitoraggio di impianti petroliferi, per realizzare mappe basate sul rischio sismico, per pianificare la realizzazione di infrastrutture, per ricavare dati di flussi di auto ai fini della sicurezza e altre applicazioni di analoga importanza.
L’introduzione dell’intelligenza artificiale nel servizio satellitare consentirà di processare dati sempre più complessi, dando un accesso più ampio e diversificato alle tecnologie spaziali, in particolare quelle che integreranno le future evoluzioni dell’AI generativa.
All’interno della Space economy risulta evidente quanto sia determinante avvalersi di assetti spaziali, che possano acquisire il maggior numero di informazioni, al fine di potersi affermare nello scenario spaziale internazionale. La moltitudine di dati da processare e analizzare da parte dei satelliti non può non prescindere dalla variabile “tempo”, decisiva in questa corsa allo spazio. La chiave di svolta per ottimizzare il tempo potrebbe essere proprio l’intelligenza artificiale (AI), tecnologia dotata di capacità similari a quelle umane, quali il ragionamento sulla base dell’esperienza, l’apprendimento e la pianificazione, avendo enormi potenzialità di calcolo.
Un’ulteriore applicazione dell’AI nel settore aerospaziale è quella relativa alla space situational/domain awareness, ossia ai fini del monitoraggio di detriti spaziali e satelliti in orbita intorno alla Terra, in numero sempre più crescente, tale da richiedere una maggior attenzione alla sicurezza dell’ambiente spaziale.
Esempi di applicazioni dell’AI nel settore spaziale
Le applicazioni di intelligenza artificiale vengono sempre più utilizzate in vari settori dell’economia spaziale per migliorare l’efficienza, l’analisi dei dati ed i processi decisionali. Ecco alcuni esempi di applicazioni dell’intelligenza artificiale nel settore spaziale:
- Rover e droni autonomi: i veicoli autonomi alimentati dall’intelligenza artificiale possono navigare ed esplorare superfici extraterrestri con un intervento umano minimo. Questi droni e rover possono raccogliere dati, valutare le condizioni del terreno e prendere decisioni in tempo reale.
- Operazioni satellitari: gli algoritmi AI vengono utilizzati per ottimizzare le operazioni satellitari, inclusa la determinazione dell’orbita, la prevenzione delle collisioni e la gestione delle risorse. L’intelligenza artificiale può aiutare i satelliti a regolare la loro posizione, monitorare lo stato di salute e prolungare la loro durata di vita.
- Osservazione della Terra e telerilevamento: l’intelligenza artificiale viene utilizzata per analizzare grandi quantità di immagini satellitari per varie applicazioni, come l’agricoltura, la pianificazione urbana, la risposta ai disastri e il monitoraggio ambientale. Gli algoritmi di intelligenza artificiale possono rilevare modelli, anomalie e cambiamenti nella superficie terrestre.
- Monitoraggio dei detriti spaziali: i sistemi di intelligenza artificiale possono tracciare e prevedere il movimento dei detriti spaziali per evitare collisioni con i veicoli spaziali operativi. Questi sistemi utilizzano algoritmi di apprendimento automatico per elaborare i dati dei sensori e valutare i potenziali rischi.
- Gestione della catena di fornitura: l’intelligenza artificiale viene utilizzata per ottimizzare la logistica e la gestione della catena di fornitura nel settore spaziale. Gli algoritmi di intelligenza artificiale possono prevedere la domanda, gestire l’inventario e semplificare i processi di trasporto per garantire la consegna tempestiva di componenti e risorse.
- Astrofisica e cosmologia: l’intelligenza artificiale viene utilizzata in astrofisica e cosmologia per analizzare grandi set di dati provenienti da telescopi e osservatori. Gli algoritmi di intelligenza artificiale possono aiutare a identificare gli oggetti celesti, classificare i fenomeni astronomici e simulare modelli cosmologici complessi.
- Pianificazione dell’esplorazione spaziale: i sistemi di intelligenza artificiale aiutano nella pianificazione delle missioni, nell’ottimizzazione della traiettoria e nell’allocazione delle risorse per le missioni di esplorazione spaziale. Gli algoritmi di intelligenza artificiale possono analizzare vari parametri e vincoli per consigliare percorsi e strategie ottimali per i viaggi interplanetari.
- Reti di comunicazione: gli algoritmi AI ottimizzano le reti di comunicazione tra stazioni di terra, satelliti e veicoli spaziali. L’intelligenza artificiale può allocare in modo adattivo la larghezza di banda, dare priorità alla trasmissione dei dati e migliorare la sicurezza della rete nelle comunicazioni spaziali.
Questi sono solo alcuni esempi di come l’intelligenza artificiale sta trasformando l’economia spaziale e aprendo nuove possibilità per l’esplorazione, la ricerca e le attività commerciali nello spazio.
Come evolverà l’AI nell’ambito della Space economy
I vantaggi nell’impiego di strumenti AI generativi come le chatbot, ossia i tools con i quali è possibile chattare, come la famosa ChatGPT, sono evidenti già in molteplici ambiti della nostra vita quotidiana, sia nella sfera personale che lavorativa, e di certo non potevano mancare nel settore aerospaziale.
Proprio una tipologia di ChatGPT sviluppata alla Nasa potrà essere utilizzata dai team delle future missioni spaziali, ivi compreso il programma Artemis di colonizzazione della Luna. Gli astronauti a bordo del Lunar Gateway potranno in questo modo risolvere problemi e condurre esperimenti senza dover necessariamente ricorrere ai manuali o chiamare il centro di controllo a terra. Non sarebbe la prima volta che gli astronauti interagiscono con l’AI a bordo, come nel caso di Cimon, il robot dotato di “AI” inviato a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), tuttavia si tratterebbe di un livello di evoluzione tecnologia molto più avanzato [Rif.2].
Dato che l’evoluzione tecnologica avanza a grandi passi, si arriverà ad interagire direttamente con i veicoli spaziali e a gestire situazioni a bordo anche in assenza di equipaggio? Sarà possibile che nel futuro i rover di una flotta possano condividere informazioni tra loro grazie all’intelligenza artificiale, senza dover trasmettere grandi quantità di dati sulla Terra? Nell’ottica di un apprendimento collaborativo ed efficiente, ogni robot, rover, o veicolo spaziale in generale dovrebbe essere in grado di eseguire aggiornamenti sulla base di ciò, che è stato osservato da altri, aprendo nuove e promettenti opportunità per l’apprendimento e la conoscenza nell’esplorazione spaziale .
In una intervista al direttore generale dell’Agenzia spaziale europea Esa, Josef Aschbacher, aveva commentato le iniziative di Elon Musk, sottolineando il fatto che avrebbe voluto vedere anche in Europa la nascita di un Elon Musk, ma in quel momento ancora non c’era. Dopo un periodo di tempo che è servito a maturare le decisioni politiche, ha visto la luce il provvedimento, che assegna 25 milioni di euro a Thales Alenia Space (partecipata dal gruppo Leonardo) e all’azienda The Exploration Company, startup franco-tedesca, l’Esa cerca di avviare un processo che potrebbe favorire la nascita dell’agognata costellazione europea equivalente a quella di Musk.
La Nasa aveva provveduto nello stesso modo a partire dal 2006 garantendo un finanziamento iniziale di 400 milioni di dollari al quale era seguito un contratto a prezzo fisso di 3,4 miliardi di dollari per un gruppo di missioni di rifornimento della stazione con la navicella Dragon automatica, poi evoluta nella Crew Dragon per portare anche gli astronauti.
A Space X di Musk si aggiungevano pure la Northrop Grumman con la navicella Cygnus (costruita in parte da Thales Alenia Space a Torino) e Boeing con la navicella Starliner sulla rampa di lancio dopo notevoli guai e rinvii. Ma la regola della Nasa era appunto l’assegnazione di contratti che garantissero l’impiego dopo la dimostrazione dell’efficacia del mezzo.
Cosa succede in Europa
In Europa si parte con un ritmo diverso, la differenza delle cifre ben più esigue e la promessa di una continuazione che dovrà essere votata e finanziata nei prossimi Consigli dei ministri per l’anno prossimo. Le due società stanno investendo le proprie risorse e The Exploration Company ha raccolto sul mercato dei fondi 75 milioni di euro per sviluppare la capsula Nyx. Thales Alenia Space ha già costruito un dimostratore tecnologico visibile negli stabilimenti torinesi. Dunque, ciò che serve in prospettiva per proseguire più concretamente e stimolare le imprese a impegnarsi di più è la garanzia di utilizzi futuri. La necessità di veicoli cargo che facciano la spola tra stazioni in orbita terrestre e la Terra è in prospettiva sempre più necessaria considerando la nascita di nuove stazioni private. Ma a queste si aggiungono i collegamenti con la prossima stazione Gateway in orbita lunare.
Inoltre, c’è la necessità del trasporto degli astronauti, un campo nel quale l’Europa non ha avuto finora il coraggio di investire e pagando di conseguenza il passaggio verso la ISS (stazione spaziale internazionale) su navicelle americane, e in precedenza anche russe.
La soluzione offerta dai piccoli satelliti può rispondere anche a un’altra esigenza; il segretario della Us Air force Frank Kendall, nel settembre 2022 ha sostenuto infatti che “a fronte della crescente frequenza di incidenti intenzionali e non intenzionali nello spazio la più efficace risposta non può che essere quella di adottare una strategia di resilienza, finanziariamente sostenibile, che utilizzi la ridondanza degli assetti come fulcro essenziale ma anche come elemento di deterrenza, perché in grado di rendere poco costoso ma efficace un attacco”.
Evoluzione normativa del quadro della Space economy in relazione all’AI Act
L’AI Act (Artificial Intelligence Act) è una norma dell’Unione Europea che mira a regolamentare l’uso dell’intelligenza artificiale. È il primo tentativo significativo al mondo di stabilire un quadro normativo per l’AI, in vari ambiti compreso il settore dello Spazio.
Regolamentare l’intelligenza artificiale non è affatto una sfida semplice, e senza entrare nei tecnicismi e nemmeno sui numerosi fermenti legislativi in corso nei Paesi asiatici e in Usa sul tema, possiamo dire che l’Unione Europea, dopo anni di lavoro precedente, ha messo in campo il primo Regolamento Europeo in materia di intelligenza artificiale.
AI Act rappresenta uno dei primi e più strutturati documenti legislativi a livello globale volti a regolamentare l’impiego dell’intelligenza artificiale e a mitigare i potenziali rischi associati. L’entrata in vigore avverrà nei prossimi due anni, come annunciato da Andrea Puligheddu della Commissione Europea per il ministero della Difesa. Per la valutazione dei Rischi e delle Conformità, i sistemi AI devono essere progettati e sviluppati tenendo in considerazione una valutazione approfondita dei rischi. Questo include l’implementazione di misure per gestire e minimizzare questi rischi. Per la trasparenza e l’Informazione all’utente, i sistemi AI dovrebbero essere trasparenti. Gli utenti dovrebbero essere informati quando stanno interagendo con un sistema AI, e dovrebbero essere fornite informazioni sufficienti su come il sistema funziona e prende decisioni.
L’AI Act enfatizza l’importanza della supervisione umana nei sistemi AI, specialmente per quelli ad alto rischio. Questo potrebbe avere implicazioni significative per l’uso militare dell’AI, dove la presa di decisione automatizzata in situazioni critiche potrebbe essere limitata o richiedere una supervisione umana esplicita.
Tra gli esempi di sistemi ad alto rischio inclusi nel Regolamento, rientrano quelli utilizzati in settori cruciali come la sanità, il trasporto, la giustizia e la sicurezza pubblica. Per tali sistemi, saranno richiesti standard elevati in termini di sicurezza, trasparenza e affidabilità.
Per la qualità dei dati, l’AI Act richiede che i dati utilizzati dai sistemi AI siano gestiti in modo da garantire la massima qualità, riducendo il rischio di bias e garantendo che le decisioni prese siano accurate e affidabili.
Per la sicurezza e la robustezza, i sistemi AI devono essere sicuri e robusti da tentativi di manipolazione o utilizzo improprio, un aspetto che riveste una particolare criticità per usare un eufemismo, specialmente in ambito militare.
AI Act e settore militare
Molto interessante è senza dubbio quanto previsto dal testo corrente sugli utilizzi in campo militare dei sistemi di intelligenza artificiale.
È infatti espressamente previsto nel testo (Art. 2, par. 3) che, in termini di impatto sul settore militare, l’AI Act non si applichi direttamente ai sistemi di intelligenza artificiale sviluppati o impiegati per scopi militari. Tuttavia, gli standard e le normative stabilite dall’AI Act possono influenzare indirettamente come gli stati membri dell’UE e le aziende che operano in Europa sviluppano e implementano sistemi AI per applicazioni militari. Questo potrebbe includere aspetti come la trasparenza, la supervisione umana e la sicurezza dei sistemi. Inoltre, è possibile che l’AI Act possa servire da modello per future regolamentazioni o standard specifiche per il settore militare, sia a livello dell’UE che a livello globale.
La crescente integrazione dell’intelligenza artificiale nella difesa richiede un quadro normativo che bilanci l’innovazione con la responsabilità etica e la sicurezza. La collaborazione tra paesi, istituzioni e industrie sarà fondamentale per garantire che l’uso militare dell’AI si sviluppi in modo responsabile e conforme ai principi internazionali di diritto umanitario.
L’AI Act conoscerà diverse fasi applicative, la più massiccia delle quali è prevista realisticamente per la seconda metà del 2026. Occorre prepararsi in modo importante sul design dei sistemi correntemente in via di sviluppo, in modo tale da progettare AI conformi ai requisiti proposti dall’Unione Europea.
EUSPA e GOVSATCOM
L’AI con tutte le sue capacità tecnologiche potrà essere usata in programmi come l’EUSPA (European Union Agency for the Space Programme), che permette collegamenti SatCom sicuri, svolgendo un ruolo fondamentale nel rilevamento degli utenti governativi, nella comprensione delle loro esigenze di sicurezza SatCom e nella definizione di un sistema di fornitura di servizi GOVSATCOM che soddisfi tali esigenze, essendo in linea con la sua missione di collegare lo spazio alle esigenze degli utenti.
Ora che il programma è in fase di attuazione, l’EUSPA è responsabile dell’approvvigionamento del polo GOVSATCOM (GOVernmental SATellite COMmunications), il segmento operativo di terra sicuro del programma. È inoltre responsabile delle operazioni del polo e del coordinamento degli aspetti relativi agli utenti del programma, il tutto in stretta collaborazione con la Commissione europea, gli Stati membri e altri soggetti coinvolti. “Il polo è il cuore dell’ecosistema GOVSATCOM e collega il pool di servizi SatCom del programma con gli utenti governativi autorizzati“, aveva dichiarato Georgios Synnefakis program manager di GOVSATCOM.
Mentre gli utenti di GOVSATCOM possono essere governi, il suo beneficiario è l’Europa. Ad esempio, oltre al suo utilizzo durante disastri naturali, crisi naturali e provocate dall’uomo, il servizio svolgerà un ruolo importante nella sicurezza delle infrastrutture critiche come le dighe e il controllo del traffico aereo. Può anche essere utilizzato per sostenere operazioni governative come il monitoraggio delle frontiere, in particolare nelle zone remote che non dispongono di connettività terrestre, il tutto supportato da tecnologia AI generativa.
In aggiunta il programma dell’Unione per una connettività sicura mira a realizzare una costellazione satellitare dell’UE: “IRIS²”, vale a dire Infrastruttura per la resilienza, l’interconnettività e la sicurezza via satellite. Si tratta di un’infrastruttura di comunicazione satellitare multi-orbitale dell’Unione per uso governativo, che integra e completa allo stesso tempo le capacità nazionali ed europee esistenti e future nel quadro della componente GOVSATCOM del programma spaziale dell’Unione, infine sviluppa ulteriormente ed integra gradualmente l’”Infrastruttura europea di comunicazione quantistica” (EuroQCI) per consentire la distribuzione quantistica delle chiavi crittografiche (QKD).
In conclusione, i servizi GOVSATCOM raggiungeranno la piena capacità operativa entro il 2027.
