Digitální dvojče pro předpovídání kognitivního výkonu (nejen) astronautů
Jak nejlépe připravit kognitivní výkonnost astronauta pro misi na Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS)? Řešení na tuto odpověď bude hledat experiment ICARUS ARMOR Next Gen, jehož cílem je během letové mise Aleše Svobody na ISS shromáždit data pro personalizované AI digitální dvojče.
Technologie má význam nejen pro monitorování zdraví astronautů, při přípravě na misi a během ní, ale má přesah i do pozemského využití v náročných profesích jako jsou: hasiči, záchranáři, policisté nebo zdravotníci.
Hlubší vysvětlení experimentu a jeho cíl
S rostoucím počtem lidí, kteří budou cestovat a pobývat ve vesmíru – od profesionálních astronautů až po vesmírné turisty – roste potřeba technologií pro přesné monitorování změn jejich kognitivní výkonnosti a celkového stavu v extrémních podmínkách. Experiment ICARUS ARMOR Next Gen vychází z poznatku, že kognitivní výkon astronautů se během mise dynamicky mění. Přidává také hypotézu, že tyto změny způsobuje souvislý sled stresových událostí působících na astronauta před startem i během letu.
Cílem experimentu proto bude shromáždit během letové mise na ISS data pro personalizované AI digitální dvojče, které bude v budoucnu předpovídat kognitivní výkon astronautů na základě průběžného záznamu dosud prožitých stresových událostí. Technologie chce nabídnout spolehlivé, vědecky ověřené nástroje, které pomohou chránit zdraví a zvyšovat bezpečnost těch, kteří každodenně pracují v extrémních podmínkách.
Jak to funguje a jak bude experiment probíhat?
Pro predikci kognitivního výkonu v následujících hodinách a dnech po příletu astronauta na ISS výzkumníci systematicky zaznamenají co nejúplnější historii expozice stresovým podnětům spolu se širokým spektrem fyziologických ukazatelů. Kromě standardních metrik – zejména elektrokardiogramu (EKG), krevního tlaku, saturace hemoglobinu kyslíkem (SpO₂), teploty kůže a jádrové tělesné teploty – doplní experti sledování o inovativní neinvazivní monitorovací metody vyvíjené na VUT a MENDELU ve spolupráci se společností Lightly Technologies.
Patří mezi ně například měření intenzity pocení na povrchu kůže a nepřímé indikátory hladin stresových hormonů ve slinách. Data shromážděná během letu Aleše Svobody na ISS, zapracovaná do AI digitálního dvojčete, umožní v budoucnu přesnější a individualizované predikce kognitivního výkonu astronautů v reálných podmínkách kosmického letu.
Projekt navazuje na předchozí ICARUS ARMOR, jenž postoupil mezi 10 finalistů soutěže Humans in Space Challenge 2023 (Las Vegas, USA). Klíčovou, v mnoha ohledech unikátní technologii AI digitálních dvojčat vyvíjí lídr konsorcia, česká společnost UptimAI.
Přehled institucí stojících za experimentem
- UptimAI
- Lightly Technologies
- VUT v Brně
- Mendelova univerzita v Brně
- University of Pennsylvania- Experti na lidský kognitivní výkon
- Univerzita Karlova- Podpora rozvoje metod měření kognitivní výkonnosti
- Axiom Space- Strategický partner se zájmem o budoucí využití výsledků
Hlavní zástupci řešitelského týmu
Dr. Martin Kubíček, zakladatel a CEO, Uptimai s.r.o. (prime experimentu)
Dr. Martin Kubíček je zakladatelem a ředitelem společnosti Uptimai s.r.o., která vyvíjí pokročilé algoritmy pro optimalizaci návrhu technických systémů s využitím umělé inteligence. Vystudoval letecké inženýrství na VUT v Brně a fluidní inženýrství na Von Kármán Institute for Fluid Dynamics, doktorát získal na University of Strathclyde ve Skotsku v oblasti vesmírného výzkumu. Vyvinul jedinečný kód pro propagaci nejistot ve vesmírných aplikacích, který se stal základem technologie Uptimai. Pod jeho vedením společnost urychluje a vylepšuje vývoj v letectví, obraně a pokročilých technologiích, spolupracuje s partnery jako AVIO, Bell Flight a Volkswagen, a byla inkubována v ESA Business Incubation Centre. V projektu ICARUS Armor Next Gen vede vývoj technologie původně navržené pro vesmírné mise, dnes využívané v průmyslové a obranné praxi.
Dr. Vratislav Šálený, vědecký garant experimentu ICARUS ARMOR Next Gen
Dr. Vratislav Šálený působí jako odborný asistent na Ústavu biomedicínského inženýrství Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií VUT. Od roku 2010 se věnuje výzkumu a vývoji prostředků pro pobyt posádek v extrémních podmínkách. Kromě přípravy a realizace několika vědeckých studií a projektů pro vesmírné mise stál u zrodu prvního evropského analog-habitatu S.H.E.E. pro výcvik astronautů na podmínky Měsíce a Marsu. Projekt vznikl pod vedením International Space University ve Štrasburku v konsorciu sedmi evropských organizací z pěti členských států, z nichž dvě byly z České republiky. Pod odborným vedením prof. Basnera z University of Pennsylvania nyní připravuje výzkum zaměřený na zmírnění poklesu kognitivní výkonnosti astronautů během adaptace na prostředí mikrogravitace.
Ing. Tomáš Koutník
Ing. Tomáš Koutník působí jako aplikační inženýr ve společnosti Uptimai s.r.o., kde se specializuje na analýzu dat projektů především v oblastech automotive a aerospace a věnuje se optimalizaci v průmyslových aplikacích. Jako člen řešitelského týmu se podílel už na první fázi projektu Icarus Armor. K oboru Stavba letadel, který absolvoval na Fakultě strojního inženýrství Vysokého učení technického v Brně, ho přivedla vlastní zkušenost s létáním na kluzácích.