El asistente de astronautas CIMON supera con éxito su primera misión en el espacio

El asistente para astronautas CIMON (Crew Interactive Mobile CompanioN) desarrollado y construido por Airbus para el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) ha superado con éxito su bautismo de fuego en el espacio. CIMON y el astronauta alemán de la ESA Alexander Gerst trabajaron juntos durante 90 minutos en el módulo Columbus de la Estación Espacial Internacional (ISS).

Alexander Gerst vive y trabaja desde el 8 de junio de 2018 en la ISS, y su actual misión Horizons, de seis meses de duración, contempla la realización de una serie de experimentos con CIMON. Se trata del primer asistente para astronautas equipado con inteligencia artificial (IA) que se ha lanzado al espacio. El demostrador tecnológico de la interacción espacial hombre-máquina consiste en una esfera de plástico impresa en 3D, del tamaño de un balón medicinal de 5 kilos de peso.

El 15 de noviembre de 2018 a las 11:40 horas CET, el equipo germano-suizo de la misión CIMON contuvo el aliento en el Centro de control terrestre BIOTESC de la Universidad de Lucerna. Tras dos años y medio de intensos preparativos e innumerables horas de entrenamiento, se podía oír caer un alfiler debido a la enorme concentración y a la emoción que flotaba en el ambiente. Después de cargar el software en la ISS y de una actualización del software del propio CIMON, tras realizar una comprobación de audio y una prueba de la cámara de navegación, Alexander Gerst le echó un vistazo a su nuevo acompañante en la estación espacial y lo puso en marcha. La primicia mundial que supuso el encuentro inicial entre el astronauta alemán de la ESA y asistente de la tripulación robótico capaz de desplazarse de forma autónoma duró 90 minutos.

A continuación, CIMON demostró la navegación autónoma con varios giros y movimientos en todas las direcciones y fue capaz de buscar el rostro de Alexander Gerst y de establecer contacto visual. Para corroborar sus capacidades como asistente, CIMON mostró en su “cara” (una pantalla en el centro de la esfera) las instrucciones para realizar un experimento escolar de cristalización, un vídeo con el cubo mágico de Rubik y reprodujo un tema musical. También probó sus sensores ultrasónicos, que desempeñan una función similar a la de los sistemas de asistencia al aparcamiento en los coches, y, además, grabó un vídeo y tomó una foto de Alexander Gerst utilizando sus cámaras integradas. Finalmente, Alexander Gerst volvió a llevar al asistente de la tripulación a su lugar en el módulo Columbus.

CIMON y el astronauta alemán Alexander Gerst en el módulo Columbus de la Estación Espacial Internacional (ISS).

“Con CIMON hemos hecho realidad una visión de Airbus. Se trata de un enorme paso para los vuelos espaciales tripulados que podríamos emprender conjuntamente. CIMON nos ha permitido sentar las bases para los sistemas sociales de asistencia que pueden ser de ayuda en condiciones extremas”, afirma Till Eisenberg, jefe del proyecto CIMON en Airbus.

“Es una sensación increíble y una gran alegría comprobar que CIMON ve, oye y entiende, y que también es capaz de hablar. Esta primera tarea real en el espacio representa un momento histórico y significa el lanzamiento de una misión en la ISS que esperamos se prolongue durante mucho tiempo”, resume Christian Karrasch, jefe del proyecto CIMON en la agencia espacial alemana DLR. "La interacción con un elemento de inteligencia artificial me fascina. El sistema CIMON es único en su género y se ha diseñado especialmente para funcionar a bordo de la Estación Espacial Internacional. Estamos abriendo nuevos caminos y ampliando el horizonte tecnológico en Alemania".

Para la transmisión de datos, CIMON utiliza la wifi de la Estación Espacial Internacional estableciendo una conexión de Internet con la IBM Cloud por medio de una conexión vía satélite a través de estaciones terrestres. Matthias Biniok, jefe de proyectos en IBM, explica lo que sucede en el cerebro de CIMON: “Cuando se habla con CIMON o cuando se le hace una pregunta, la IA Watson convierte primero la señal de audio en texto que el sistema de inteligencia artificial entiende o interpreta. El sistema Watson de IBM puede comprender el contenido, no solo en su contexto, sino que también capta la intención. El resultado es una respuesta perfectamente adaptada, que se convierte en voz y se envía de vuelta a la ISS, un procedimiento que permite un diálogo natural y dinámico”.

Bernd Rattenbacher, jefe de equipo del Centro de control terrestre de la Universidad de Lucerna, afirma: “El enlace de datos con la Tierra se realiza vía satélite con la NASA o la ESA y con el centro de control de Columbus del DLR en Oberpfaffenhofen. Desde allí, la señal nos llega a nosotros, la estación terrestre BIOTESC de CIMON en Lucerna, el Centro de operaciones y soporte al usuario que está conectado a través de Internet con la IBM Cloud en Frankfurt. El tiempo de retardo de la señal en su transmisión a través de los satélites es de 0,4 segundos en una sola dirección. Para garantizar la seguridad de los datos se han establecido numerosos cortafuegos y túneles VPN”.

CIMON también tiene formación científica: sus asesores son la Dra. Judith-Irina Buchheim y el Prof. Alexander Choukèr de la Clínica de Anestesiología del Hospital Universitario Ludwig-Maximilian de Múnich. Judith-Irina Buchheim explica: “CIMON puede aliviar la enorme carga de trabajo de los astronautas cuando realizan experimentos o tareas de mantenimiento y de reparación, reduciendo así su exposición al estrés al actuar como un colaborador y un acompañante basado en IA”.

Para la transmisión de datos, CIMON utiliza la wifi de la Estación Espacial Internacional estableciendo una conexión de Internet con la IBM Cloud por medio de una conexión vía satélite a través de estaciones terrestres.

CIMON es un experimento tecnológico desarrollado y construido en Alemania para apoyar y aumentar la eficiencia del trabajo de los astronautas. Puede representar y explicar información e instrucciones de experimentos científicos y de reparaciones. Ofrece la ventaja de dejar libres ambas manos al astronauta, gracias al acceso a documentos y a soportes de datos controlado por voz. Otras aplicaciones son, por ejemplo, su uso como cámara móvil para ahorrar trabajo a los astronautas. Hasta ahora, era necesaria la intervención de un segundo astronauta para manejar la cámara cuando se realizaban grabaciones de vídeo. CIMON podría realizar sobre todo tareas rutinarias, como la documentación de experimentos, la búsqueda de objetos y el inventario.

El asistente también puede ver, oír, entender y hablar. Sus ojos son dos cámaras destinadas al reconocimiento facial y cuenta con otras cinco cámaras para orientarse y para la documentación en vídeo. Unos sensores ultrasónicos miden las distancias para evitar colisiones. Sus oídos consisten en ocho micrófonos que utiliza para el reconocimiento de la dirección más un micrófono direccional para un buen reconocimiento de la voz. Su boca es un altavoz a través del cual puede hablar y reproducir música. El núcleo de inteligencia artificial para la comprensión del lenguaje es el sistema Watson de IBM. Se descartó dotar a CIMON de aprendizaje autónomo, por lo que lo debe entrenar activamente una persona. El sistema de IA para la navegación autónoma desarrollado por Airbus se utiliza para la planificación del movimiento y para el reconocimiento de objetos. Gracias a doce ventiladores internos, CIMON puede moverse y girar libremente en todas las direcciones. De este modo, puede girarse hacia el astronauta cuando este se dirija a él, mover la cabeza, asentir y seguirlo por el aire de forma autónoma o cuando se le ordene.

CIMON demostró la navegación autónoma con varios giros y movimientos en todas las direcciones y fue capaz de buscar el rostro de Alexander Gerst y de establecer contacto visual.

El desarrollo y la construcción del asistente interactivo para astronautas fue encargado por el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) con fondos del Ministerio alemán de Economía y Energía (BMWi) y fue ejecutado por Airbus en Friedrichshafen y Bremen. La tecnología de inteligencia artificial Watson disponible en la IBM Cloud proporciona el elemento de IA controlado por voz.

Los aspectos humanos del sistema de asistencia los desarrollaron y supervisaron conjuntamente científicos del Hospital Universitario Ludwig-Maximilian de Múnich (LMU). El equipo del proyecto lo conforman alrededor de 50 personas del DLR, Airbus, IBM y la LMU, que han trabajado en el desarrollo de CIMON desde agosto de 2016. CIMON se encuentra a bordo de la ISS desde el 2 de julio de 2018. No es una casualidad que su nombre recuerde al profesor Simon Wright, el asistente robótico, el “cerebro volador”, de la serie japonesa de ciencia ficción ‘Capitán Futuro’. Otros socios del proyecto son la Agencia Espacial Europea (ESA), BIOTESC en Lucerna (Suiza), encargado de la preparación operativa y realización del experimento en la infraestructura de la ISS y el Centro de control de Columbus de la agencia DLR situado en Oberpfaffenhofen, que ha realizado la planificación operativa de la misión.