Metode Baru Mempercepat Pengembangan Chip Tahan Radiasi untuk Menjawab Kebutuhan Operasi Jangka Panjang Satelit

Para ilmuwan di Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) Amerika Serikat sedang bekerja sama dengan kecerdasan buatan otonom untuk mengembangkan satelit yang lebih ringan dan lebih tahan lama. Para ilmuwan ini memanfaatkan Superintelligence (SI) dan teknologi otomatisasi untuk mempercepat pengembangan bahan "tahan radiasi" (rad-hard) yang dirancang khusus untuk menahan lingkungan radiasi tinggi seperti di luar angkasa dan reaktor nuklir. Kerusakan yang disebabkan oleh radiasi pada komponen ini dapat menunda atau membatalkan misi, sehingga radiasi hardening sangat penting untuk operasi yang berlangsung hingga sepuluh tahun. Erin Barker, seorang ilmuwan di PNNL, menyatakan, "Luar angkasa adalah lingkungan dengan energi tinggi, dengan ion berat dan partikel lainnya terus-menerus menghujani peralatan kami."

Munculnya alur kerja otonom ini datang pada saat kita membutuhkan teknologi pengujian tahan radiasi yang lebih baik.

Para peneliti sedang mempelajari chip aluminium nitride gallium dan gallium nitride, yang memberikan daya untuk satelit, komunikasi, radar, dan sistem kelistrikan. Sebelum chip mikro ini memasuki luar angkasa, mereka diproduksi di fasilitas bersih, di mana bahkan satu butir debu kecil dapat menyebabkan kegagalan instan. Setelah diluncurkan ke luar angkasa, chip mikro yang rapuh ini akan memasuki lingkungan berbahaya yang dipenuhi radiasi yang terus-menerus dan tidak terlihat. Sinar kosmik galaksi, ion berat, dan elektron yang mendekati kecepatan cahaya menyebar di seluruh alam semesta. Begitu terpapar pada lingkungan yang buruk, chip mikro ini dapat menyebabkan kebingungan memori pada satelit, mengarahkan pesawat luar angkasa keluar jalur, atau bahkan menghentikan misi meteorologi atau komunikasi yang mahal sepenuhnya.

Teknologi Baru Mempercepat Pengembangan Chip Tahan Radiasi

Pengujian kinerja bahan dalam lingkungan luar angkasa telah lama menjadi proses yang lambat dan rumit. Untuk mencegah bencana di orbit ini, para peneliti PNNL sedang mengubah cara kita melindungi perangkat elektronik luar angkasa. Penelitian baru ini mempercepat proses pengembangan chip mikro tahan radiasi menggunakan sistem kecerdasan buatan multi-agen yang disebut SciLink. Sistem perangkat lunak cerdas ini dapat mengevaluasi kerusakan radiasi mikroskopis dalam waktu hanya beberapa jam, menggantikan analisis yang sebelumnya memerlukan tim manusia selama beberapa minggu. Meskipun pelindung fisik atau sistem cadangan dapat melindungi perangkat elektronik, peningkatan berat dapat meningkatkan biaya peluncuran dan mengurangi efisiensi misi secara keseluruhan.

Oleh karena itu, memberikan kemampuan tahan radiasi pada chip mikro itu sendiri mungkin menjadi solusi yang lebih praktis.

Bagaimana Sistem SciLink Bekerja

Untuk mencapai tujuan ini, chip canggih yang terbuat dari aluminium nitride gallium dan gallium nitride perlu diuji dalam kondisi simulasi ekstrem. Para peneliti PNNL menggunakan eksperimen sinar ion di University of Tennessee untuk mensimulasikan radiasi kosmik selama bertahun-tahun dalam beberapa jam, menghasilkan kumpulan data yang sangat kompleks. Biasanya, mengintegrasikan data dari instrumen seperti pemindaian prob atom dan mikroskop elektron transmisi pemindaian memerlukan waktu beberapa minggu. SciLink mengorganisir agen kecerdasan buatannya ke dalam struktur perusahaan yang dipimpin oleh tiga "manajer proyek" yang mengawasi analisis eksperimen, perencanaan, dan simulasi komputasi.

Dalam rapat interaktif, para manajer kecerdasan buatan ini mendiskusikan hipotesis, mengintegrasikan data dari berbagai instrumen, mengevaluasi mekanisme kerusakan, dan mengusulkan eksperimen lanjutan. Jenna Pope, seorang ilmuwan di PNNL, menyatakan, "Sistem ini memungkinkan kami untuk mempertimbangkan semua hasil pengukuran, merangkai apa yang terjadi, dan memahami penyebab kerusakan."

Kecerdasan buatan ini juga memberikan skor kepercayaan numerik untuk setiap kesimpulan. Dalam pengujian terbaru, laporan SciLink menunjukkan bahwa ion berat mendominasi kerusakan pada chip mikro utama, dengan skor kepercayaan mencapai 90%.

Sementara itu, untuk cacat yang disebabkan oleh proton, skor kepercayaan SciLink menunjukkan 60%, yang memberi peneliti arah yang jelas untuk menggali lebih dalam. Meskipun alur kerja otonom ini sangat cepat, para ahli menekankan bahwa manusia tetap memiliki peran penting dalam merancang eksperimen, melakukan perhitungan, dan memeriksa kesalahan yang ditemukan oleh kecerdasan buatan. Barker bahkan menekankan, "Agen cerdas sangat membantu kami, tetapi Anda tidak bisa hanya mematikan otak."

Penerapan Kecerdasan Buatan dalam Pengembangan Bahan Tahan Radiasi

Penelitian PNNL menunjukkan potensi kecerdasan buatan dalam penelitian ilmiah, terutama dalam pengembangan bahan tahan radiasi. Seiring meningkatnya kebutuhan ketahanan perangkat elektronik dalam misi luar angkasa, metode pengujian tradisional tidak lagi memenuhi tuntutan efisiensi. Pengenalan sistem SciLink tidak hanya mempercepat kecepatan analisis data, tetapi juga meningkatkan pemahaman tentang kerusakan radiasi. Keberhasilan metode baru ini dapat mendorong penerapan di bidang lain di masa depan, menunjukkan pentingnya dan potensi kecerdasan buatan dalam penelitian ilmiah.