Nuevos métodos aceleran el desarrollo de chips resistentes a la radiación para satisfacer las necesidades de operación a largo plazo de los satélites

Científicos del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) de Estados Unidos están colaborando con inteligencia artificial autónoma para desarrollar satélites más ligeros y duraderos. Estos científicos están utilizando superinteligencia (SI) y tecnologías de automatización para acelerar el desarrollo de materiales "resistentes a la radiación" (rad-hard), diseñados específicamente para resistir entornos de alta radiación, como el espacio y los reactores nucleares. Las fallas causadas por la radiación en estos componentes pueden retrasar o cancelar misiones, por lo que la resistencia a la radiación es crucial para operaciones que pueden durar hasta diez años. Erin Barker, científica de PNNL, comentó: "El espacio es un entorno de alta energía, donde iones pesados y otras partículas bombardean constantemente nuestro equipo."

La aparición de flujos de trabajo autónomos llega en un momento en que necesitamos mejores técnicas de prueba contra la radiación.

Los investigadores están estudiando chips de nitruro de aluminio-galio y nitruro de galio, que alimentan satélites, comunicaciones, radares y sistemas eléctricos. Antes de que los microchips sean enviados al espacio, son producidos en una instalación limpia, donde cualquier partícula de polvo puede causar fallos inmediatos. Una vez lanzados al espacio, estos frágiles microchips entran en un entorno peligroso lleno de radiación continua e invisible. Los rayos cósmicos galácticos, iones pesados y electrones que viajan cerca de la velocidad de la luz están presentes en el universo. La exposición a un entorno adverso puede provocar confusión en la memoria de los satélites, desviar las naves espaciales o incluso terminar costosas misiones meteorológicas o de comunicación.

Nueva tecnología acelera el desarrollo de chips resistentes a la radiación

Probar el rendimiento de los materiales en entornos espaciales ha sido un proceso lento y laborioso durante mucho tiempo. Para prevenir desastres orbitales, los investigadores de PNNL están cambiando la forma en que protegemos los dispositivos electrónicos en el espacio. Esta nueva investigación ha acelerado el proceso de desarrollo de microchips resistentes a la radiación utilizando un sistema de inteligencia artificial multiagente llamado SciLink. Este sistema de software inteligente puede evaluar daños por radiación a nivel microscópico en solo unas pocas horas, reemplazando el análisis que anteriormente requería semanas de trabajo por parte de equipos humanos. Aunque el apantallamiento físico o los sistemas de respaldo pueden proteger los dispositivos electrónicos, el peso adicional aumenta los costos de lanzamiento y reduce la eficiencia general de la misión.

Por lo tanto, dotar a los microchips de capacidades resistentes a la radiación puede ser una solución más práctica.

Cómo funciona el sistema SciLink

Para lograr este objetivo, es necesario probar chips avanzados hechos de nitruro de aluminio-galio y nitruro de galio en condiciones de simulación extremas. Los investigadores de PNNL utilizan experimentos de haz de iones en la Universidad de Tennessee para simular en pocas horas años de radiación cósmica, generando grandes conjuntos de datos complejos. Normalmente, integrar datos de instrumentos como la imagenología por sonda atómica y el microscopio electrónico de transmisión de barrido requiere semanas. SciLink organiza sus agentes de inteligencia artificial en una jerarquía empresarial liderada por tres "gerentes de proyecto", quienes supervisan el análisis experimental, la planificación y las simulaciones computacionales.

En reuniones interactivas, estos gerentes de inteligencia artificial discuten hipótesis, integran datos de múltiples instrumentos, evalúan mecanismos de daño y proponen experimentos de seguimiento. Jenna Pope, científica de PNNL, comentó: "El sistema nos permite considerar todos los resultados de las mediciones, ensamblar lo que ha sucedido y entender las causas del daño."

La inteligencia artificial también asigna una puntuación de confianza numérica a cada conclusión. En pruebas recientes, el informe de SciLink mostró que los iones pesados dominaban los daños en los microchips principales, con una puntuación de confianza del 90%.

Al mismo tiempo, para los defectos causados por protones, la puntuación de confianza de SciLink fue del 60%, lo que permite a los investigadores identificar claramente las áreas que necesitan más investigación. A pesar de la velocidad del flujo de trabajo autónomo, los expertos enfatizan que los humanos aún desempeñan un papel importante en el diseño de experimentos, la realización de cálculos y la cuidadosa verificación de errores descubiertos por la inteligencia artificial. Barker incluso destacó: "Los agentes inteligentes nos ayudan enormemente, pero no puedes simplemente apagar tu cerebro."

Aplicaciones de la inteligencia artificial en el desarrollo de materiales resistentes a la radiación

La investigación de PNNL demuestra el potencial de la inteligencia artificial en la investigación científica, especialmente en el desarrollo de materiales resistentes a la radiación. A medida que las misiones espaciales demandan una mayor durabilidad de los dispositivos electrónicos, los métodos de prueba tradicionales ya no satisfacen las necesidades de eficiencia. La introducción del sistema SciLink no solo ha acelerado la velocidad del análisis de datos, sino que también ha mejorado la comprensión de los daños por radiación. El éxito de este nuevo enfoque podría impulsar aplicaciones futuras en otros campos, mostrando la importancia y el potencial de la inteligencia artificial en la investigación científica.