Il a été difficile d'obtenir des missions sur la lune sur la lune. Des missions récentes, telles que IM-1 et IM-2, que les machines intuitives de l'entreprise privée ont terminées, ont été au mieux des succès qualifiés, les deux Landers s'installant à des angles inattendus et en cassant des parties en cours de route. Ces expériences offrent cependant d'excellentes opportunités d'apprentissage, et la NASA est convaincue qu'une troisième fois pourrait être un charme pour une mission sans faille.
Il y aura beaucoup de conduite sur IM-3, la troisième mission commerciale des services de charge utile lunaire (CLPS), y compris un ensemble de rovers et de gare au sol pour une expérience de la NASA appelée le test coopératif de distribution autonome (Cadre), qui a récemment passé sa vérification et sa validation (V&V) pour l'une de ses parties les plus essentielles. Cette architecture logicielle gère les tâches pour chaque rover et les lie dans un ensemble cohérent.
Comme indiqué, Cadre se compose de trois rovers et d'une station au sol. La mission a l'intention de relier les quatre composants en un système cohésif et multi-agents qui travaille ensemble pour créer une carte 3D de la surface et de la zone sous-surface autour de la région gamma de la lune, où elle devrait atterrir quelque part avant la fin de 2026. Il nécessite une architecture logicielle qui gère la planification, la planification et l'exécution (PS & E).
PS&E est un concept problématique dans les robots autonomes multi-agents, car chaque robot a son propre environnement dans lequel ils font partie. Ils ne peuvent pas nécessairement comprendre comment / où est un autre membre collectif. Ils ne peuvent même pas garantir que les membres sont toujours fonctionnels. Cela est particulièrement vrai dans des environnements difficiles comme la surface lunaire, où un rover pourrait se retrouver sur le côté d'une colline et obtenir beaucoup moins de soleil, le forçant à s'éteindre plus tôt que ses pairs. Avec un réseautage incorrect, un tel sort pourrait affecter l'ensemble du groupe plutôt qu'un seul rover individuel.
L'architecture PS&E de Cadre est conçue pour éviter ce type de problème. Il se compose de quatre modules, comme décrit dans un article récemment publié par des ingénieurs du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, qui est responsable de la construction. Les quatre modules sont l'élection de leader, une base de données d'état partagée, un module de planification stratégique et des contrôleurs d'agent individuels. Le travail est disponible sur le arxiv serveur de préimprimée.
Le module électoral leader attribue un seul agent à planifier et à coordonner entre les actifs distribués du système. Surtout, le leader peut être modifié dans le cadre de ce module si l'agent actuellement élu au poste est incapable. Semblable à la « survivante désignée » célèbre pour être le seul membre du cabinet aux États-Unis à manquer intentionnellement l'adresse du président de l'Union du président, un autre membre peut détenir une copie soutenue du statut du leader élu, et le système peut passer à fonctionner hors de cela dans le cas où le leader ne peut plus jouer son rôle.
Les bases de données d'état partagées (SSD) sont la clé de nombreuses architectures de logiciels sous-jacentes, et le système de Cadre ne fait pas exception. Les SSD permettent une coordination dans la compréhension des états et des tâches actuels. Cependant, avec Cadre, le système, qui utilise une couche d'application de conception personnalisée, n'essaie pas de forcer la synchronisation entre tous les agents. C'est à cela que servent le leader et le survivant désigné, et l'instance spécifique d'une base de données sur un agent individuel n'est pas aussi cruciale compte tenu de ce choix architectural.
L'évaluation et la planification des tâches sont la compétence du module de planification stratégique, comme on pouvait s'y attendre compte tenu du nom. Cependant, l'exécution des tâches est affectée à l'agent spécifique le mieux placé pour les accomplir, qui est géré par le quatrième module, le contrôleur d'agent. Les agents rendront ensuite compte du leader au sujet de leurs progrès et attendront d'autres instructions alors que le leader met à jour ses propres modèles et exécute le plan d'action nouvellement décidé.
Le point central des tests V&V décrits dans le nouveau document a été de tester toutes ces communications et planification interconnectées. Les tests allaient des simulations à l'implémentation physique réelle sur les analogues du rover matériel. Les ingénieurs l'ont également testé à l'extérieur sur différents terrains pour rendre l'environnement simulé sur Terre aussi similaire à la lune que possible, où le système global finira par atterrir.
Avec la réussite des tests V&V de son architecture de planification et d'exécution, Cadre peut passer à la prochaine étape de son cycle de développement. Même si son intégration dans son lanceur a commencé, il a encore un certain temps avant le lancement en 2025/2026, mais bientôt, nous pourrions voir un « Wolf Pack » de Rovers conduisant sur la surface lunaire.
