إنTEL تقدم القمر الصناعي الأول مع الذكاء الاصطناعي على متن الطائرة

على الرغم من أن الذكاء الاصطناعي أصبح شائعًا في الحياة الحديثة – من تعزيز فهمنا للكون إلى عرض مقاطع فيديو ترفيهية على هاتفك – إلا أن الذكاء الاصطناعي لم يجد طريقه إلى المدار بعد.

حتى 2 سبتمبر، عندما تم إخراج قمر صناعي تجريبي بحجم صندوق الحبوب من جهاز إطلاق الصواريخ مع 45 قمرًا صناعيًا آخر بنفس الحجم. والآن يطير قمر PhiSat-1 بسرعة تزيد عن 17,000 ميل في الساعة (27,500 كم / ساعة) في مدار متزامن مع الشمس على ارتفاع 329 ميلًا (530 كم) فوق الأرض.

يحتوي قمر PhiSat-1 على كاميرا حرارية طيفية جديدة ومعالج الذكاء الاصطناعي على متن الطائرة بفضل وحدة معالجة الرؤية Intel (INTC ) ® Movidius ™ Myriad ™ 2 – نفس الشريحة الموجودة في العديد من الكاميرات الذكية وحتى طائرة بدون طيار ذاتية التكلفة 99 دولارًا هنا على الأرض. في الواقع ، قمر PhiSat-1 هو واحد من زوج من الأقمار الصناعية في مهمة لمراقبة الجليد القطبي والرطوبة في التربة ، بالإضافة إلى اختبار أنظمة الاتصالات بين الأقمار الصناعية من أجل إنشاء شبكة مستقبلية من الأقمار الصناعية الفيدرالية.

المشكلة الأولى التي تساعد Myriad 2 في حلها هي كيفية التعامل مع الكمية الكبيرة من البيانات التي ينتجها الكاميرات عالية الدقة مثل كاميرا PhiSat-1. “القدرة التي تمتلكها الحساسات على إنتاج البيانات تزيد بمعامل 100 كل جيل ، بينما تزداد قدراتنا على تنزيل البيانات ، ولكن فقط بمعامل 3 أو 4 أو 5 لكل جيل” ، يقول جيانلوكا فورانو ، رئيس الأنظمة والكمبيوتر على متن الطائرة في وكالة الفضاء الأوروبية ، التي قادت الجهود التعاونية خلف PhiSat-1.

في الوقت نفسه ، يتم تغطية حوالي ثلثي سطح كوكبنا بالسحب في أي وقت معين. هذا يعني أن هناك الكثير من الصور غير المفيدة للغيوم التي يتم التقاطها عادةً ، وتحفظ ، وإرسالها عبر نطاق تنزيل دقيق إلى الأرض ، وتحفظ مرة أخرى ، ومراجعتها بواسطة عالم (أو خوارزمية) على جهاز كمبيوتر بعد ساعات أو أيام – فقط ليتم حذفها.

“وجاء الذكاء الاصطناعي على الحافة لإنقاذنا ، الفرسان في فيلم الغرب” ، يقول فورانو. الفكرة التي اجتمعت حولها الفريق كانت استخدام المعالجة على متن الطائرة لتحديد الصور الغائمة وإلغائها – وبالتالي توفير حوالي 30٪ من النطاق الترددي.

“الفضاء هو الحافة النهائية” ، يقول أوبري دون ، رئيس قسم التكنولوجيا في شركة Ubotica. بنت الشركة الناشئة الأيرلندية وتجربة تقنية الذكاء الاصطناعي على متن قمر PhiSat-1 ، بالتعاون الوثيق مع cosine ، الشركة المصنعة للكاميرا ، بالإضافة إلى جامعة بيزا و Singergise لتطوير الحل الكامل. “كان Myriad مصممًا بشكل مطلق من البداية ليكون له قدرة حسابية ممتازة ولكن في غلاف طاقة منخفض للغاية ، وهذا يتناسب بشكل جيد مع تطبيقات الفضاء”.

然而 ، لم يكن Myriad 2 مخصصًا للمدار. عادة ما تستخدم حواسيب الفضاء شرائح متخصصة “مقاومة للإشعاع” يمكن أن تكون “متأخرة بمقدار عقدين عن التكنولوجيا التجارية المتقدمة” ، كما يشرح دون. ولم يكن الذكاء الاصطناعي على قائمة الخيارات.

لذلك قام دون وفريق Ubotica بتحليل “التشعيع” ، ووضع شريحة Myriad عبر سلسلة من الاختبارات لمعرفة كيفية التعامل مع أي أخطاء أو تآكل ناتج.

لم تكن وكالة الفضاء الأوروبية “قد اختبرت شريحة بهذا التعقيد من أجل الإشعاع” ، يقول فورانو. “كنا متشككين في khảيتنا لاختبارها بشكل صحيح … لقد كتبنا دليلًا حول كيفية إجراء اختبار وتحليل شامل لهذه الشريحة من الصفر”.

الاختبار الأول ، 36 ساعة متتالية من قذف الإشعاع في سيرن في أواخر عام 2018 ، “كانت حالة ضغط عالية” ، كما يقول دون. لكن هذا الاختبار والاختبارين التاليين “حظي بصدق لنا”. تم تمرير Myriad 2 دون تعديلات.

فجأة ، أصبح هذا الشريحة الحاسوبية للرؤية منخفضة القوة وعالية الأداء جاهزة للاختراق خارج الغلاف الجوي للأرض. نعم! لكنها واجهت تحديًا آخر.

عادة ما يتم بناء خوارزميات الذكاء الاصطناعي ، أو “تدريبها” ، باستخدام كميات كبيرة من البيانات “للتعلم” – في هذه الحالة ، ما هو سحاب وما ليس سحابًا. لكن نظرًا لان الكاميرا كانت جديدة ، “لم يكن لدينا أي بيانات” ، كما يقول فورانو. “لقد قمنا بتدريب تطبيقنا على بيانات اصطناعية مستخرجة من المهمات الحالية”.

كل هذا التكامل والنظام والاختبار ، مع مشاركة نصف دستة منظمات مختلفة عبر أوروبا ، استغرق أربعة أشهر لاستكماله. “كنا فخورين جدًا بأن نكون سريعين ومرنًا ، لوضع كل شيء على متن الطائرة في وقت قصير جدًا” ، كما يقول ماكس باستينا ، ضابط PhiSat في وكالة الفضاء الأوروبية. فيما يتعلق بتطوير الفضاء ، الجدول الزمني “هو معجزة” ، يضيف فورانو.

“قدمت Intel لنا الدعم الخلفي على جهاز Myriad عندما احتجناه ، لتمكين PhiSat-1 من استخدام الذكاء الاصطناعي باستخدام تقنيتنا CVAI” ، كما يقول دون. “هذا موضع تقدير كبير”.

للأسف ، كان هناك سلسلة من الأحداث غير المرتبطة – تأخيرات مع الصاروخ ، وباندمية الفيروس التاجي ، ورياح صيفية غير ملائمة – مما يعني أن الفرق كان عليهم الانتظار أكثر من عام لمعرفة ما إذا كان PhiSat-1 سيعمل في المدار كما هو مخطط.

انطلاق 2 سبتمبر من غيانا الفرنسية – رحلة قمر صناعي فريدة من نوعها من نوع الركوب المشترك التي تديرها Arianespace – ذهب بسرعة وبدون عيوب. لأغراض التحقق الأولي ، حفظ القمر جميع الصور وسجل قرار الكشف عن السحاب بواسطة الذكاء الاصطناعي لكل منها ، بحيث يمكن للفريق على الأرض التحقق من أن دماغه المزروع سيعمل كما هو متوقع.

بعد ثلاثة أسابيع من التنفس العميق ، تمكن باستينا من الإعلان: “لقد دخلنا للتو التاريخ الفضائي”.

أعلنت وكالة الفضاء الأوروبية أنه يسرها أن تكشف عن فريق مشترك “سعيد ليكشف عن أول استدلال للذكاء الاصطناعي للأجهزة على قمر صناعي في مدار حول الأرض”.

من خلال إرسال البكسل المفيدة فقط ، سوف ي cải thiện القمر الآن “استخدام نطاق الترددي وتقليل التكاليف الإجمالية لتنزيل البيانات بشكل كبير” – بالإضافة إلى توفير وقت العلماء على الأرض.

فيما يتعلق بالاستخدامات المستقبلية ، فإن استخدام الأقمار الصناعية الصغيرة ذات التكلفة المنخفضة والمحسنة بالذكاء الاصطناعي لا حصر له – خاصة عند إضافة القدرة على تشغيل تطبيقات متعددة.

“بدلاً من وجود أجهزة مخصصة في قمر صناعي تقوم بمهام معينة ، من الممكن تبديل الشبكات” ، كما يقول جوناثان بيرن ، رئيس مكتب تكنولوجيا Intel Movidius. ويسمي دون هذا “القمر الصناعي كخدمة”.

فكر في الأمر: عند الطيران فوق المناطق التي تنتشر فيها الحرائق ، يمكن للقمر الصناعي اكتشاف الحرائق وإخطار المستجيبين المحليين في دقائق بدلاً من ساعات. فوق المحيطات ، التي يتم تجاهلها عادة ، يمكن للقمر الصناعي اكتشاف السفن المخالفة أو الحوادث البيئية. فوق الغابات والمزارع ، يمكن للقمر الصناعي تتبع رطوبة التربة ونمو المحاصيل. فوق الجليد ، يمكنه تتبع السماكة والبرك الذائبة لمساعدة مراقبة تغير المناخ.

سيتم اختبار العديد من هذه الاحتمالات قريبًا: تعمل وكالة الفضاء الأوروبية و Ubotica معًا على PhiSat-2 ، الذي سوف يحمل شريحة Myriad 2 أخرى إلى المدار. سيكون PhiSat-2 قادرًا “على تشغيل تطبيقات الذكاء الاصطناعي التي يمكن تطويرها ، وتثبيتها بسهولة ، واختبارها ، و تشغيلها على متن الطائرة خلال رحلاتها باستخدام واجهة مستخدم بسيطة”.

对于 Intel ، هذا سوق منخفض الحجم ، ولكن التأثير المحتمل لا يُستعاض عنه. كما يقول باستينا ، يمكننا في النهاية فهم “نبض كوكبنا”.