Intel запускает первый спутник с искусственным интеллектом на борту

Каким бы повсеместным ни был искусственный интеллект в современной жизни - от углубления нашего понимания космоса до отображения развлекательных видеороликов на вашем телефоне - ИИ еще не нашел своего пути на орбиту.

Так было до 2 сентября, когда экспериментальный спутник размером с коробку с хлопьями был выброшен из дозатора ракеты вместе с 45 другими спутниками аналогичного размера. Спутник, названный PhiSat-1, в настоящее время парит со скоростью более 17,000 27,500 миль в час (329 530 км в час) на солнечно-синхронной орбите на высоте около XNUMX миль (XNUMX км) над головой.

PhiSat-1 содержит новую гиперспектральную тепловизионную камеру и встроенную обработку искусственного интеллекта благодаря Intel® Movidius™Myriad™ 2 Vision Processing Unit (VPU) — такой же чип используется во многих интеллектуальных камерах и даже в селфи-дроне за 99 долларов здесь, на Земле. PhiSat-1 на самом деле является одним из пара спутников в миссии по мониторингу полярных льдов и влажности почвы, а также тестированию систем межспутниковой связи для создания будущей сети объединенных спутников.

Первая проблема, которую помогает решить Myriad 2? Как обрабатывать большие объемы данных, генерируемых высококачественными камерами, такими как камера PhiSat-1. «Возможности датчиков для получения данных увеличиваются в 100 раз с каждым поколением, в то время как наши возможности по загрузке данных увеличиваются, но только в три, четыре, пять раз для каждого поколения», — говорит Джанлука Фурано, системы данных и бортовые системы. ведущий специалист по вычислительной технике в Европейском космическом агентстве, которое руководило совместными усилиями по созданию PhiSat-1.

В то же время около двух третей поверхности нашей планеты в любой момент времени покрыты облаками. Это означает, что множество бесполезных изображений облаков, как правило, захватываются, сохраняются, отправляются по драгоценной полосе пропускания на Землю, снова сохраняются, просматриваются ученым (или алгоритмом) на компьютере часами или днями позже — только для того, чтобы быть удаленными. .

«И искусственный интеллект на грани пришел нам на выручку, кавалерия в вестерне», — говорит Фурано. Идея, вокруг которой сплотилась команда, заключалась в том, чтобы использовать встроенную обработку для выявления и удаления мутных изображений, что позволило сэкономить около 30% полосы пропускания.

«Космос — это непревзойденное преимущество», — говорит Обри Данн, главный технический директор Уботица. Ирландский стартап создал и протестировал технологию искусственного интеллекта PhiSat-1, работая в тесном сотрудничестве с косинус, производитель камеры, в дополнение к Пизанскому университету и Синергиз для разработки полного решения. «Myriad был разработан с нуля, чтобы иметь впечатляющие вычислительные возможности, но с очень низким энергопотреблением, и это действительно подходит для космических приложений».

Однако Myriad 2 не предназначался для орбиты. Компьютеры космических кораблей обычно используют очень специализированные «радиационно стойкие» чипы, которые могут «до двух десятилетий отставать от современных коммерческих технологий», объясняет Данн. И ИИ не было в меню.

Поэтому Данн и команда Ubotica выполнили «характеристику излучения», проведя серию испытаний чипа Myriad, чтобы выяснить, как справляться с любыми возникающими ошибками или износом.

ЕКА «никогда не тестировало чип такой сложности на радиацию», — говорит Фурано. «Мы сомневались, что сможем протестировать его должным образом… нам пришлось написать руководство о том, как выполнить всестороннее тестирование и определение характеристик этого чипа с нуля».

Первое испытание, 36 часов радиационно-лучевого взрыва. в ЦЕРНе в конце 2018 г.«Это была очень напряженная ситуация, — говорит Данн. Но этот тест и два последующих наблюдения «к счастью, оказались для нас успешными». Myriad 2 прошел в готовом виде, никаких модификаций не потребовалось.

Внезапно этот маломощный, высокопроизводительный чип компьютерного зрения был готов выйти за пределы атмосферы Земли. Да! Но теперь пришло еще одно испытание.

Обычно алгоритмы ИИ создаются или «обучаются» с использованием больших объемов данных для «обучения» — в данном случае, что такое облако, а что не облако. Но поскольку камера была новой, «у нас не было никаких данных», — говорит Фурано. «Нам пришлось обучать наше приложение на синтетических данных, полученных из существующих миссий».

Вся эта системная и программная интеграция и тестирование с участием полудюжины различных организаций. по Европе, заняло четыре месяца. «Мы были очень горды тем, что смогли быть такими быстрыми и эффективными, чтобы поставить все на борт за такое короткое время», — говорит Макс Пастена, сотрудник PhiSat в ЕКА. Что касается разработки космических кораблей, временная шкала «является чудом», добавляет Фурано.

«Компания Intel предоставила нам фоновую поддержку на устройстве Myriad, когда мы в ней нуждались, чтобы включить искусственный интеллект PhiSat-1 с использованием нашей технологии CVAI, — говорит Данн. «Это очень ценно».

К сожалению, ряд не связанных между собой событий — задержки с запуском ракеты, пандемия коронавируса и недружественные летние ветры — привели к тому, что командам пришлось ждать более года, чтобы выяснить, будет ли PhiSat-1 функционировать на орбите, как планировалось.

Запуск 2 сентября из Французской Гвианы — первый в своем роде спутниковый сервис, организованный Arianespace — прошло быстро и без нареканий. Для первоначальной проверки спутник сохранил все изображения и записал свое решение об обнаружении облаков ИИ для каждого, чтобы команда на земле могла убедиться, что его имплантированный мозг ведет себя так, как ожидалось.

После трехнедельного глубокого вдоха Пастена смог провозгласить: «Мы только что вошли в историю космоса».

ESA объявило совместная команда была «счастлива представить первый в истории аппаратно-ускоренный вывод изображений наблюдения Земли на орбитальном спутнике».

Отправляя только полезные пиксели, спутник теперь «улучшит использование полосы пропускания и значительно снизит совокупные затраты на нисходящий канал», не говоря уже об экономии времени ученых на земле.

Заглядывая вперед, можно сказать, что недорогие крошечные спутники с улучшенным искусственным интеллектом имеют бесчисленное множество вариантов использования, особенно когда вы добавляете возможность запускать несколько приложений.

«Вместо того, чтобы иметь специальное оборудование на спутнике, которое выполняет одну задачу, можно подключать и отключать сети», — говорит Джонатан Бирн, глава технологического офиса Intel Movidius. Данн называет это «спутником как услугой».

Учтите: пролетая над районами, подверженными лесным пожарам, спутник может обнаруживать пожары и уведомлять местных спасателей за считанные минуты, а не часы. Над океанами, на которые обычно не обращают внимания, спутник может обнаруживать корабли-изгои или экологические аварии. Над лесами и фермами спутник может отслеживать влажность почвы и рост сельскохозяйственных культур. Над льдом он может отслеживать толщину и таяние водоемов, помогая следить за изменением климата.

Многие из этих возможностей вскоре будут проверены: ЕКА и Ubotica вместе работают над PhiSat-2, который выведет на орбиту еще один Myriad 2. ФиСат-2 будет «способен запускать приложения ИИ, которые можно разрабатывать, легко устанавливать, проверять и использовать на космическом корабле во время полета с помощью простого пользовательского интерфейса».

Для Intel это малообъемный рынок, но его потенциальное влияние неоспоримо. Как говорит Пастена, мы в конце концов сможем понять «пульс нашей планеты».