Last Updated on 2025-07-06 06:50 by admin
MITとマドリード工科大学の研究チームがChatGPTなどの大規模言語モデル（LLM）を用いた宇宙船自律操縦の研究を実施した。研究論文はarXivで公開されており、タイトルは「Large Language Models as Autonomous Spacecraft Operators in Kerbal Space Program Differential Games」である。
研究チームは「あなたは追跡宇宙船を制御する自律エージェントとして動作する」というプロンプトでChatGPTに指示を与え、MIT Lincoln Laboratoryが開発したKerbal Space Program Differential Games（KSPDG）チャレンジに参加させた。KSPDGは非協力的宇宙作戦における衛星操縦の自律エージェント開発を目的とした競技会で、2025年1月にAIAA SciTech Forumで開催された。
競技会でChatGPTは2位を獲得し、1位は従来の宇宙飛行方程式ベースのシステムが獲得した。研究では最小限のプロンプトでChatGPTが効率的に応答し、プロンプト拡張技術により軌道力学の複雑な計算における課題を克服した。KSPDGには追跡回避ゲーム（E1-E4）、目標警護、太陽遮蔽の3つのシナリオがあり、本研究はE3シナリオに焦点を当てた。
From: 
ChatGPT proves it could pilot a spacecraft surprisingly well
【編集部解説】
今回のChatGPTによる宇宙船操縦実験は、宇宙開発における自律制御システムの新たな可能性を示す画期的な成果です。MIT Lincoln Laboratoryが開発したKSPDGプラットフォームでの実証実験により、従来の制御理論とは全く異なるアプローチの有効性が証明されました。
技術的革新の核心
従来の宇宙船制御システムは、PID制御、線形二次レギュレータ（LQR）、モデル予測制御（MPC）などの古典的制御手法に依存してきました。しかし、今回の研究では「物理データ→自然言語→思考→自然言語→制御コマンド」という翻訳プロセスを通じて、LLMの事前学習知識を活用する革新的手法が採用されています。
特に重要なのは、研究チームがLLMの数学的計算の弱点を認識し、「プロンプト拡張」技術でこれを克服した点です。軌道力学で扱う大きな数値に対して、進行方向ベクトルなどの重要データを事前計算することで、AIの理解と判断能力を大幅に向上させました。
競技環境の意義
KSPDGチャレンジは単なるゲームではなく、現実の宇宙作戦を想定した本格的なシミュレーション環境です。追跡回避、多衛星近接操作、太陽遮蔽など、実際の非協力的宇宙作戦で必要となる複雑なシナリオが実装されています。
競技では燃料消費量、ミッション完了時間、到達距離、最接近時の速度など、実用的な評価指標が設定されており、単純な成功・失敗ではなく、効率性と精度の両面から性能が評価されます。
宇宙産業への波及効果
この技術が実用化されれば、宇宙産業全体に大きな変革をもたらす可能性があります。現在の軌道環境は「混雑、競争、論争」の状況にあり、故障衛星のサービス作業や衝突回避が重要な課題となっています。
特に深宇宙探査では、地球との通信遅延により人間による即座の制御が不可能なため、高度な自律制御システムの需要が急速に高まっています。LLMベースのシステムは、従来の手作りシステムと比較して開発期間を大幅に短縮できる可能性があります。
技術的課題と限界
一方で、重要な課題も存在します。KSPは優れた軌道力学シミュレーションを提供しますが、二体問題に限定され、実際の宇宙環境の複雑さを完全には再現できません。また、LLMの「幻覚」現象や計算精度の問題は、生命に関わる宇宙ミッションでは致命的なリスクとなる可能性があります。
規制と安全性への影響
宇宙分野では安全性と信頼性が最優先されるため、実用化には厳格な認証プロセスが必要です。AIAA SciTech Forumでの競技開催は、学術界と産業界が連携してAI技術の評価基準を確立する重要な取り組みといえます。
長期的展望
この研究は、人類の宇宙進出における重要な技術的転換点を示しています。完全自律システムの実現には時間がかかりますが、人間とAIの協調による「ヒューマン・イン・ザ・ループ」システムが当面の現実的解決策となるでしょう。
今回の成果は、宇宙開発の民主化と効率化に向けた重要な一歩であり、今後の技術発展が注目されます。
【用語解説】
大規模言語モデル（LLM）
ChatGPTやLlamaなどの大量のテキストデータで訓練された人工知能モデルである。自然言語の理解と生成に優れ、様々なタスクに応用可能だ。
KSPDG（Kerbal Space Program Differential Games）
MIT Lincoln Laboratoryが開発した、非協力的宇宙作戦における自律制御アルゴリズムの評価を目的としたオープンソースライブラリである。
非協力的宇宙作戦
敵対的または非友好的な宇宙資産に対する軍事・防衛作戦を指す。衛星の追跡、回避、無力化などの戦術が含まれる。
プロンプト拡張
LLMの数学的計算能力の限界を補うため、重要なデータを事前計算してプロンプトに含める技術である。
二体問題
宇宙力学において、2つの天体間の重力相互作用のみを考慮した簡略化されたモデルである。
【参考リンク】
MIT Lincoln Laboratory KSPDG GitHub（外部）
非協力的衛星作戦チャレンジ問題を実装したオープンソースライブラリ
AIAA SciTech Forum（外部）
2025年開催のCapture the Satellite Challengeの公式ページ
Kerbal Space Program公式サイト（外部）
現実的な物理法則に基づいた宇宙開発シミュレーションゲーム
OpenAI ChatGPT公式サイト（外部）
今回の研究で宇宙船操縦に使用された大規模言語モデル
【参考動画】
【参考記事】
ChatGPTは宇宙船も巧みに操縦できる（外部）
KSPDGチャレンジの背景と研究手法について詳細に解説
Large Language Models as Autonomous Spacecraft Operators（外部）
研究の原論文。3つのシナリオでの実験結果と評価指標を提供
ChatGPT May Be Surprisingly Good At Piloting Spacecraft（外部）
KSPの物理シミュレーション精度とNASAパートナーシップについて説明
【編集部後記】
今回のChatGPTによる宇宙船操縦実験の成果を見て、皆さんはどのような未来を想像されますか？
私たちが日常的に使っているAIが、宇宙という極限環境での複雑な操縦タスクを習得できることに、技術の進歩の速さを感じずにはいられません。この研究で特に興味深いのは、従来の数学的制御理論ではなく、「言語による思考」というアプローチで宇宙船制御を実現した点です。
皆さんは、AIが人間のような思考プロセスで宇宙を航行する時代をどう捉えますか？た、競技で2位という結果についてはいかがでしょうか。完璧ではないものの、十分実用的なレベルに達していることを示しています。宇宙開発の未来において、AIと人間がどのように協力していくべきか、ぜひ皆さんのお考えをお聞かせください。
AI(人工知能)ニュースをinnovaTopiaでもっと読む
スペーステクノロジーニュースをinovatopiaでもっと読む
