من المهم للبشرية معرفة مواقع الأجسام في المدارات الفضائية، لمنع اصطدامها بالأقمار الصناعية وغيرها من الأجهزة في الفضاء. ويحسن استخدام الشبكات العصبونية دقة مراقبة الحطام الفضائي.
وتفيد مجلة Journal of Laser Applications، بأن أكثر من 50 محطة ليزر منتشرة في العالم، تتابع تناثر النفايات الفضائية. هذه المحطات تحدد احداثيات هذه القطع بدقة تصل إلى ملليمتر واحد. ولكن في الواقع تكون الإشارة المنعكسة من هذه القطع ضعيفة عادة، فيضطر المهندسون إلى استخدام طرق رياضية لتحديد موقع القطعة التي تشكل خطورة على الأقمار الصناعية بدقة عالية.
وقبل فترة قصيرة اقترح الخبراء استخدام شبكات عصبونية ذاتية التعليم، ولكن هذه لا تحل جميع المشكلات، ما تطلب تدريبها على عدد معقول من المواقع، بحيث لا تصبح حساسة جدا.
وقد استخدم الباحثون في تعليم الشبكة العصبونية طريقة الانتشار الخلفي للأخطاء، ومن أجل تحسينه استخدموا خوارزميات وراثية وطريقة ليفنبرغ – ماركوارت.
وقارن الباحثون طريقتهم بثلاث طرق تقليدية لتحسين دقة اتجاه الجرم السماوي. وقد تم تدريب الشبكة العصبونية على 95 قطعة من الحطام الفضائي، وتحديد المعاملات الضرورية لعمل ثلاث خوارزميات معيارية. وبعد ذلك تأكد الباحثون من فعالية ودقة كل طريقة بمساعدة 22 قطعة، لم تكن ضمن القطع الـ 95 التي تدربت عليها الشبكة.
وتجدر الإشارة إلى أن هناك عدة طرق لتحديد إحداثيات نقطة في القبة السماوية. وأكثر هذه الطرق انتشارا هي الإشارة إلى ارتفاعها والسمت الذي يقاس بالدرجات. ويبين السمت، في أي اتجاه تقع هذه النقطة. أما الارتفاع، فهو زاوية بين خط الأفق والاتجاه نحو النقطة المطلوبة. أي يحدد ارتفاعها فوق خط الأفق.
وقد بينت نتائج الاختبارات، أن الشبكة العصبونية المدربة أكثر دقة في تحديد موقع الأجسام مقارنة بالطرق التقليدية.
ويقول تاينمينغ ما، من الأكاديمية الصينية للمساحة ورسم الخرائط ، "بعد تحسين دقة توجيه التلسكوب بواسطة الشبكة العصبونية يمكن اكتشاف الحطام الفضائي في مساحة متر مربع واحد على مسافة 1500 كيلومتر".
وتجدر الإشارة إلى أن متوسط ارتفاع المحطة الفضائية الدولية هو 400 كيلومتر. أي أن الطريقة الجديدة تسمح بسبر الفضاء القريب. ويقع المدار الثابت بالنسبة للأرض على ارتفاع 36 ألف كيلومتر (الجزء الأكثر ازدحاما في الفضاء)، عن سطح الأرض.
وتفيد مجلة Journal of Laser Applications، بأن أكثر من 50 محطة ليزر منتشرة في العالم، تتابع تناثر النفايات الفضائية. هذه المحطات تحدد احداثيات هذه القطع بدقة تصل إلى ملليمتر واحد. ولكن في الواقع تكون الإشارة المنعكسة من هذه القطع ضعيفة عادة، فيضطر المهندسون إلى استخدام طرق رياضية لتحديد موقع القطعة التي تشكل خطورة على الأقمار الصناعية بدقة عالية.
وقبل فترة قصيرة اقترح الخبراء استخدام شبكات عصبونية ذاتية التعليم، ولكن هذه لا تحل جميع المشكلات، ما تطلب تدريبها على عدد معقول من المواقع، بحيث لا تصبح حساسة جدا.
وقد استخدم الباحثون في تعليم الشبكة العصبونية طريقة الانتشار الخلفي للأخطاء، ومن أجل تحسينه استخدموا خوارزميات وراثية وطريقة ليفنبرغ – ماركوارت.
وقارن الباحثون طريقتهم بثلاث طرق تقليدية لتحسين دقة اتجاه الجرم السماوي. وقد تم تدريب الشبكة العصبونية على 95 قطعة من الحطام الفضائي، وتحديد المعاملات الضرورية لعمل ثلاث خوارزميات معيارية. وبعد ذلك تأكد الباحثون من فعالية ودقة كل طريقة بمساعدة 22 قطعة، لم تكن ضمن القطع الـ 95 التي تدربت عليها الشبكة.
وتجدر الإشارة إلى أن هناك عدة طرق لتحديد إحداثيات نقطة في القبة السماوية. وأكثر هذه الطرق انتشارا هي الإشارة إلى ارتفاعها والسمت الذي يقاس بالدرجات. ويبين السمت، في أي اتجاه تقع هذه النقطة. أما الارتفاع، فهو زاوية بين خط الأفق والاتجاه نحو النقطة المطلوبة. أي يحدد ارتفاعها فوق خط الأفق.
وقد بينت نتائج الاختبارات، أن الشبكة العصبونية المدربة أكثر دقة في تحديد موقع الأجسام مقارنة بالطرق التقليدية.
ويقول تاينمينغ ما، من الأكاديمية الصينية للمساحة ورسم الخرائط ، "بعد تحسين دقة توجيه التلسكوب بواسطة الشبكة العصبونية يمكن اكتشاف الحطام الفضائي في مساحة متر مربع واحد على مسافة 1500 كيلومتر".
وتجدر الإشارة إلى أن متوسط ارتفاع المحطة الفضائية الدولية هو 400 كيلومتر. أي أن الطريقة الجديدة تسمح بسبر الفضاء القريب. ويقع المدار الثابت بالنسبة للأرض على ارتفاع 36 ألف كيلومتر (الجزء الأكثر ازدحاما في الفضاء)، عن سطح الأرض.
