Η Intel ενεργοποιεί τον πρώτο δορυφόρο με τεχνητή νοημοσύνη

Όσο διαδεδομένη έχει γίνει η τεχνητή νοημοσύνη στη σύγχρονη ζωή — από την ενίσχυση της κατανόησής μας για το σύμπαν έως την εμφάνιση διασκεδαστικών βίντεο στο κινητό σας τηλέφωνο — η τεχνητή νοημοσύνη δεν έχει ακόμη βρει τον δρόμο της στο διάστημα.

Αυτό ήταν μέχρι τις 2 Σεπτεμβρίου, όταν ένας πειραματικός δορυφόρος περίπου του μεγέθους μιας κούπας για δημητριακά εκτινάχθηκε από τον διανομέα ενός πυραύλου μαζί με 45 άλλους δορυφόρους παρόμοιου μεγέθους. Ο δορυφόρος, που ονομάζεται PhiSat-1, πλέον πετάει με hơn 17.000 μίλια την ώρα (27.500 χλμ/ώρα) σε ηλιοσυνχρόνους орбіτα περίπου 329 μίλια (530 χλμ) ψηλά.

Ο PhiSat-1 περιέχει μια νέα υπερφασματική-θερμική κάμερα και επεξεργασία τεχνητής νοημοσύνης με την Intel (INTC ) ® Movidius™ Myriad™ 2 Vision Processing Unit (VPU) — τον ίδιο chíπ που βρίσκεται σε πολλές έξυπνες κάμερες και ακόμη και σε ένα δρόν για σέλφι με 99 δολάρια στη Γη. Ο PhiSat-1 είναι στην πραγματικότητα ένας από ζευγάρι δορυφόρων σε μια αποστολή για την παρακολούθηση του πάγου και της υγρασίας του εδάφους, ενώ επίσης δοκιμάζει συστήματα επικοινωνίας μεταξύ δορυφόρων για να δημιουργήσει ένα μελλοντικό δίκτυο ομοσπονδιακών δορυφόρων.

Το πρώτο πρόβλημα που το Myriad 2 βοηθά να λυθεί; Πώς να χειριστεί το μεγάλο ποσό δεδομένων που παράγονται από υψηλής πιστότητας κάμερες όπως αυτή του PhiSat-1. «Η ικανότητα που έχουν οι αισθητήρες να παράγουν δεδομένα αυξάνεται κατά έναν παράγοντα 100 κάθε γενιά, ενώ οι ικανότητές μας να κατεβάζουμε δεδομένα αυξάνονται, αλλά μόνο κατά έναν παράγοντα τρία, τέσσερα, πέντε ανά γενιά», λέει ο Gianluca Furano, επικεφαλής των συστημάτων δεδομένων και της επεξεργασίας επι bord του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, ο οποίος ηγήθηκε της συνεργατικής προσπάθειας πίσω από τον PhiSat-1.

Την ίδια στιγμή, περίπου τα δύο τρίτα της επιφάνειας του πλανήτη μας καλύπτονται από σύννεφα σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή. Αυτό σημαίνει ότι πολλές άχρηστες εικόνες των νεφών συνήθως καταγράφονται, αποθηκεύονται, στέλνονται μέσω της πολύτιμης ζώνης λήψης δεδομένων στη Γη, αποθηκεύονται ξανά, αναθεωρούνται από έναν επιστήμονα (ή έναν αλγόριθμο) σε einen υπολογιστή μετά από ώρες ή ημέρες — μόνο για να διαγραφούν.

«Και η τεχνητή νοημοσύνη στο άκρο ήρθε να μας σώσει, το ιππικό στο δυτικό φιλμ», λέει ο Furano. Η ιδέα που η ομάδα συνασπίστηκε γύρω από αυτή ήταν να χρησιμοποιήσει την επεξεργασία επι bord για να αναγνωρίσει και να απορρίψει τις νεφελώδεις εικόνες — économοντας περίπου 30% της ζώνης λήψης δεδομένων.

«Το διάστημα είναι το απόλυτο άκρο», λέει ο Aubrey Dunne, διευθυντής τεχνολογίας της Ubotica. Η ιρλανδική εταιρεία κατασκεύασε και έκανε τις δοκιμές της τεχνολογίας AI του PhiSat-1, εργαζόμενη σε στενή συνεργασία με την cosine, κατασκευαστή της κάμερας, además του Πανεπιστημίου της Πίζας και της Singergise για την ανάπτυξη της πλήρους λύσης. «Το Myriad ήταν απολύτως σχεδιασμένο από την αρχή για να έχει εντυπωσιακή ικανότητα υπολογισμού αλλά σε一个 πολύ χαμηλό πακέτο ενέργειας, και αυτό πραγματικά ταιριάζει στις εφαρμογές του διαστήματος».

Το Myriad 2, ωστόσο, δεν ήταν προορισμένο για την τροχιά. Οι υπολογιστές των διαστημικών οχημάτων συνήθως χρησιμοποιούν πολύ εξειδικευμένα «ακτινοβολημένα» chíπ που possono essere «μέχρι δύο δεκαετίες πίσω από την state-of-the-art εμπορική τεχνολογία», εξηγεί ο Dunne. Και η τεχνητή νοημοσύνη δεν ήταν στο μενού.

Έτσι, ο Dunne και η ομάδα της Ubotica πραγματοποίησαν «ακτινοβολητική χαρακτηριστική», περνώντας το chíπ Myriad через μια σειρά δοκιμών για να κατανοήσουν πώς να χειριστούν οποιαδήποτε λάθη ή φθορά.

Το ESA «δεν είχε δοκιμάσει ποτέ ένα chíπ takové πολυπλοκότητας για ακτινοβολία», λέει ο Furano. «Δυσανασχετούμε ότι δεν μπορούσαμε να το δοκιμάσουμε σωστά … έπρεπε να γράψουμε το εγχειρίδιο για το πώς να thực hiện μια πλήρη δοκιμή και χαρακτηριστική για αυτόν τον chíπ από την αρχή».

Η πρώτη δοκιμή, 36 συνεχείς ώρες ακτινοβολίας στο CERN στα τέλη του 2018, «ήταν μια πολύ υψηλή πίεση κατάσταση», λέει ο Dunne. Αλλά αυτή η δοκιμή και δύο ακόμη «τυχερά βγήκαν καλά για μας». Το Myriad 2 πέρασε χωρίς τροποποιήσεις, χωρίς να χρειάζεται να γίνει τίποτα.

Ξαφνικά, αυτό το χαμηλής ισχύος, υψηλής απόδοσης chíπ ορατικής επεξεργασίας ήταν έτοιμο να ξεπεράσει την ατμόσφαιρα της Γης. Ναι! Αλλά τώρα ήρθε μια άλλη πρόκληση.

Συνήθως, οι αλγόριθμοι της τεχνητής νοημοσύνης κατασκευάζονται, ή «εκπαιδεύονται», χρησιμοποιώντας μεγάλες ποσότητες δεδομένων για να «μάθουν» — σε αυτή την περίπτωση, τι είναι ένα σύννεφο και τι όχι. Αλλά δεδομένου ότι η κάμερα ήταν τόσο καινούρια, «δεν είχαμε κανένα δεδομένο», λέει ο Furano. «Επρεπε να εκπαιδεύσουμε την εφαρμογή μας σε συνθετικά δεδομένα που εξήχθησαν από υπάρχουσες αποστολές».

Όλη αυτή η ολοκλήρωση του συστήματος και του λογισμικού, με τη συμμετοχή έξι διαφορετικών οργανισμών σε όλη την Ευρώπη, πήρε τέσσερις μήνες για να ολοκληρωθεί. «Ημασταν πολύ περήφανοι που μπορέσαμε να είμαστε τόσο γρήγοροι και τόσο ευέλικτοι, να βάλουμε όλα αυτά στο σκάφος σε τόσο σύντομο χρόνο», λέει ο Max Pastena, αξιωματικός του PhiSat στο ESA. Όσο για την ανάπτυξη του διαστημικού οχήματος, ο χρόνος «είναι ένα θαύμα», προσθέτει ο Furano.

«Η Intel μας έχει δώσει υποστήριξη στο背景 του Myriad device όταν το χρειαζόμαστε, για να ενεργοποιήσουμε την τεχνητή νοημοσύνη του PhiSat-1 με την τεχνολογία CVAI», λέει ο Dunne. «Αυτό είναι πολύ πολύτιμο».

Δυστυχώς, μια σειρά μη σχετικών γεγονότων — καθυστερήσεις με το πύραυλο, η πανδημία του κοροναϊού και αντίθετοι άνεμοι το καλοκαίρι — σήμαινε ότι οι ομάδες έπρεπε να περιμένουν περισσότερο από ένα χρόνο για να δουν αν ο PhiSat-1 θα λειτουργούσε στην τροχιά όπως είχε σχεδιαστεί.

Η εκτόξευση της 2ης Σεπτεμβρίου από τη Γαλλική Γουιάνα — μια πρώτη φορά διαστημική πτήση με διαμοιρασμό δορυφόρων από την Arianespace — πήγε γρήγορα και άψογα. Για την αρχική επαλήθευση, ο δορυφόρος σώθηκε όλες τις εικόνες και κατέγραψε την απόφασή του για την ανίχνευση νεφών για κάθε εικόνα, ώστε η ομάδα στο έδαφος να μπορούσε να επιβεβαιώσει ότι το εμφυτεύματος του εγκεφάλου του συμπεριφερόταν όπως αναμενόταν.

Μετά από τρεις εβδομάδες αναμονής, ο Pastena ήταν σε θέση να ανακοινώσει: «Έχουμε μόλις μπει στην ιστορία του διαστήματος».

Το ESA ανακοίνωσε ότι η κοινή ομάδα ήταν «χαρά να αποκαλύψει την πρώτη-ever υλική-επιταχυνόμενη ανίχνευση της τεχνητής νοημοσύνης των εικόνων της Γης σε έναν δορυφόρο στην τροχιά».

Με το να στείλει μόνο χρήσιμα pixel, ο δορυφόρος θα βελτιώσει την利用ποίηση της ζώνης λήψης δεδομένων και θα μειώσει σημαντικά το συνδυασμένο κόστος λήψης — όχι μόνο για να σώσει τον χρόνο των επιστημόνων στο έδαφος.

Προσβλέποντας στο μέλλον, οι χρήσεις για χαμηλού κόστους, AI-ενισχυμένους δορυφόρους είναι αμέτρητες — ιδιαίτερα όταν προστεθεί η δυνατότητα να τρέχει πολλαπλές εφαρμογές.

«Αντί να έχεις αφιερωμένο υλικό σε έναν δορυφόρο που κάνει μια cosa, είναι δυνατό να αλλάξεις δίκτυα μέσα και έξω», λέει ο Jonathan Byrne, επικεφαλής του γραφείου τεχνολογίας Intel Movidius. Ο Dunne το αποκαλεί «δορυφόρο-ως-υπηρεσία».

Σκεφτείτε: Όταν πετάτε πάνω από περιοχές που είναι ευάλωτες σε πυρκαγιές, ένας δορυφόρος μπορεί να αναγνωρίσει τις πυρκαγιές και να ειδοποιήσει τους τοπικούς απανταχού μετά από λίγα λεπτά και όχι ώρες. πάνω από τις θάλασσες, οι οποίες συνήθως αγνοούνται, ένας δορυφόρος μπορεί να αναγνωρίσει παράνομους πλοία ή περιβαλλοντικά ατυχήματα. πάνω από δάση και αγρούς, ένας δορυφόρος μπορεί να παρακολουθήσει την υγρασία του εδάφους και την ανάπτυξη των καλλιεργειών. πάνω από τον πάγο, μπορεί να παρακολουθήσει το πάχος και την τήξη των παγετώνων για να βοηθήσει στην παρακολούθηση της κλιματικής αλλαγής.

Πολλές από αυτές τις δυνατότητες θα δοκιμαστούν σύντομα: Το ESA και η Ubotica εργάζονται μαζί για τον PhiSat-2, ο οποίος θα μεταφέρει έναν άλλο Myriad 2 στην τροχιά. Ο PhiSat-2 θα είναι «ικανός να τρέχει εφαρμογές AI που μπορούν να αναπτυχθούν, να εγκατασταθούν, να επικυρωθούν και να λειτουργήσουν στο διαστημικό όχημα κατά τη διάρκεια της πτήσης τους χρησιμοποιώντας μια απλή διεπαφή χρήστη».

Για την Intel, είναι μια αγορά χαμηλού όγκου, αλλά η πιθανή επίδραση είναι αδιαμφισβήτητη. Όπως λέει ο Pastena, μπορούμε τελικά να κατανοήσουμε «την παλμική του πλανήτη μας».