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SyNAPS: Neuro-symbolische KI für autonome Satelliten

Das Projekt „Symbolisch-Neuronale Autonomie für Planung und Steuerung“ (SyNAPS) bringt Künstliche Intelligenz in der Raumfahrt sicher an Bord von Satelliten. Es entwickelt ein hybrides neuro-symbolisches Entscheidungs-Framework für ressourcenbeschränkte Raumfahrtsysteme.

Ziel: proaktive Missionsautonomie

Künstliche Intelligenz in der Raumfahrt

SyNAPS soll über eine rein reaktive Fehlerbehandlung hinausgehen, also über Failure Detection, Isolation and Recovery (FDIR), und eine proaktive, zielorientierte Missionsautonomie erreichen.

Dafür kombinieren wir datenzentrierte Edge-KI-Ansätze (TinyML) mit deterministischen Expertensystemen. So lassen sich autonome Entscheidungen auf Basis lokalen Wissens effizient, sicher und nachvollziehbar treffen.

Arbeitsschwerpunkte

Auf Grundlage bisheriger Forschungsarbeiten entwickelt das IART dieses neuartige System für die Onboard-Autonomie. Im Mittelpunkt stehen unter anderem:

  • die Entkopplung und Optimierung von neuronaler Perzeption und symbolischem Schlussfolgern
  • ein „Symbolizer“ als intelligente Schnittstelle, die hochfrequente Daten aus TinyML-Modellen in stabile, semantisch bedeutsame Fakten übersetzt
  • der Abgleich von Systemfehlern mit Autonomieanforderungen und ursprünglichen Missionszielen (zielbasiertes Entscheiden)
  • die Verifikation und Validierung (V&V) der hybriden Architektur für eine inhärent erklärbare KI („Explainable AI“) durch Rule Tracing
  • der Aufbau einer repräsentativen Hardware-in-the-Loop-Umgebung (HiL) mit aktuellen, raumfahrtrelevanten Mikrocontrollern
  • die nachhaltige Entwicklung robuster Algorithmen für den New-Space-Markt

Unser Ziel ist es, Fehlerbehandlung und Entscheidungsfindung auf Satelliten neu zu denken. Zugleich wollen wir zeigen, wie sich die Leistung datengetriebener Mustererkennung mit der Verifizierbarkeit deterministischer Expertensysteme sicher in der Raumfahrt vereinen lässt.

Ablauf

Von der Missionsdefinition bis zum Betrieb

  1. 09/2025 Missionsdefinition Zieldefinition mit allen Schulen, erste Anforderungsliste und Rollenverteilung.
  2. 03/2026 Phase-A-Review Machbarkeit bestätigt, Nutzlast auf Kamera festgelegt, Budget freigegeben.
  3. 07/2026 Phase-B-Review Systemauslegung abgeschlossen, Teilsysteme an die Teams vergeben.
  4. Q1/2027 Integration Ingenieurmodell Aufbau und Test des Ingenieurmodells im Reinraum, Umwelttests.
  5. Q2/2027 Flugmodell & Lieferung Qualifikation des Flugmodells, Übergabe an den Startdienstleister.
  6. Q4/2027 Start und Betrieb Start als Mitfluggelegenheit, erste Kontaktaufnahme über Bodenstation Seeblick.
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