Intel ส่งดาวเทียมแรกที่มี AI บนเครื่อง

แม้ว่าปัญญาประดิษฐ์ (AI) จะกลายเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตสมัยใหม่ไปแล้ว — ตั้งแต่การเพิ่มความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาลไปจนถึงการแสดงวิดีโอบันเทิงบนโทรศัพท์มือถือ — AI ยังไม่ได้เข้าสู่วงโคจร

จนกระทั่งวันที่ 2 กันยายน เมื่อดาวเทียมทดลองขนาดประมาณกล่องซีเรียลถูกปล่อยออกจากรถบรรทุกดาวเทียมพร้อมกับดาวเทียมขนาดเล็กอีก 45 ดวง ดาวเทียมที่ชื่อ PhiSat-1 กำลังบินอยู่ด้วยความเร็วมากกว่า 17,000 ไมล์ต่อชั่วโมง (27,500 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ในวงโคจรแบบสychronous ที่ความสูงประมาณ 329 ไมล์ (530 กิโลเมตร)

PhiSat-1 มีกล้อง Hyperspectral-thermal ใหม่และหน่วยประมวลผล AI บนเครื่องโดยใช้ Intel (INTC ) ® Movidius™ Myriad™ 2 Vision Processing Unit (VPU) — ซึ่งเป็นชิปเดียวกับที่ใช้ในกล้องสมาร์ทและโดรนเซลฟี่ราคา 99 ดอลลาร์ PhiSat-1 เป็นหนึ่งใน ดาวเทียมคู่ ที่มีภารกิจในการตรวจสอบน้ำแข็งและความชื้นในดิน ในขณะเดียวกันก็ทดสอบระบบสื่อสารระหว่างดาวเทียมเพื่อสร้างเครือข่ายดาวเทียมในอนาคต

ปัญหาแรกที่ Myriad 2 ช่วยแก้ได้คือการรับมือกับข้อมูลจำนวนมากที่เกิดจากกล้องที่มีคุณภาพสูง เช่น กล้องบน PhiSat-1 “ความสามารถของเซ็นเซอร์ที่จะสร้างข้อมูลเพิ่มขึ้น 100 เท่าในแต่ละรุ่น ในขณะที่ความสามารถในการดาวน์โหลดข้อมูลของเราก็เพิ่มขึ้น แต่เพียง 3-5 เท่าในแต่ละรุ่น” Gianluca Furano ผู้นำด้านระบบข้อมูลและคอมพิวเตอร์บนดาวเทียมของ European Space Agency ซึ่งเป็นผู้นำความพยายามร่วมกันเบื้องหลัง PhiSat-1

ในเวลาเดียวกัน ประมาณสองในสามของพื้นผิวโลกถูกปกคลุมไปด้วยเมฆในเวลาใดก็ตาม ซึ่งหมายความว่ามีภาพที่ไม่มีประโยชน์มากมายของเมฆที่ถูกบันทึกและถูกส่งผ่านแบนด์วิธดาวน์ลิงก์ที่มีค่าใช้จ่ายสูงไปยังโลก และถูกตรวจสอบโดยนักวิทยาศาสตร์ (หรืออัลกอริทึม) บนคอมพิวเตอร์หลายชั่วโมงหรือหลายวันหลังจากนั้น — เพียงเพื่อที่จะถูกลบ

“และปัญญาประดิษฐ์ที่ขอบเขตมาเพื่อช่วยเรา คาวบอยในภาพยนตร์เวสเทิร์น” Furano กล่าว ความคิดที่ทีมตัดสินใจใช้คือการใช้การประมวลผลบนเครื่องเพื่อระบุและทิ้งภาพที่มีเมฆ — ซึ่งจะช่วยประหยัดแบนด์วิธได้ประมาณ 30%

“อวกาศคือขอบเขตสูงสุด” Aubrey Dunne หัวหน้าเจ้าหน้าที่เทคนิคของ Ubotica กล่าว Ubotica เป็นบริษัทสตาร์ทอัพของไอริชที่สร้างและทดสอบเทคโนโลยี AI ของ PhiSat-1 โดยทำงานอย่างใกล้ชิดกับ cosine ผู้ผลิตกล้อง รวมทั้ง University of Pisa และ Singergise เพื่อพัฒนาวิธีแก้ปัญหาให้สมบูรณ์ “Myriad ถูกออกแบบมาจากพื้นฐานเพื่อให้มีความสามารถในการประมวลผลที่น่าประทับใจ แต่ในขณะเดียวกันก็มีการใช้พลังงานต่ำ ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานในอวกาศจริงๆ”

Myriad 2 ไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อใช้ในวงโคจร คอมพิวเตอร์บนดาวเทียมโดยทั่วไปใช้ชิปที่มีการป้องกันรังสี “ซึ่งอาจล้าสมัยถึงสองทศวรรษเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีเชิงพาณิชย์” Dunne อธิบาย และ AI ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของเมนู

ดังนั้น Dunne และทีม Ubotica จึงทำการ “การกำหนดคุณลักษณะรังสี” โดยการนำชิป Myriad ผ่านการทดสอบเพื่อหาวิธีจัดการกับข้อผิดพลาดหรือสึกหรอที่อาจเกิดขึ้น

ESA “ไม่เคยทดสอบชิปที่ซับซ้อนเช่นนี้สำหรับรังสี” Furano กล่าว “เราสงสัยว่าเราจะทดสอบมันอย่างถูกต้อง … เราต้องเขียนคู่มือเกี่ยวกับวิธีการทดสอบและกำหนดคุณลักษณะสำหรับชิปนี้ตั้งแต่ต้น”

การทดสอบครั้งแรก ซึ่งเป็นการฉายรังสี 36 ชั่วโมงติดต่อกันที่ CERN ในปลายปี 2018 “เป็นสถานการณ์ที่มีความกดดันสูง” Dunne กล่าว แต่การทดสอบครั้งนั้นและอีกสองครั้ง “ดูเหมือนจะออกมาได้ดีสำหรับเรา” Myriad 2 ผ่านการทดสอบในรูปแบบที่ไม่มีการดัดแปลงใดๆ

突然 ชิปคอมพิวเตอร์วิชั่นที่มีประสิทธิภาพสูงและใช้พลังงานต่ำนี้พร้อมที่จะบินออกไปนอกชั้นบรรยากาศของโลกแล้ว แต่แล้วก็มีอุปสรรคใหม่เกิดขึ้น

โดยทั่วไป อัลกอริทึม AI จะถูกสร้างหรือ “ฝึก” โดยใช้ข้อมูลจำนวนมากเพื่อ “เรียนรู้” — ในกรณีนี้ คืออะไรคือเมฆและอะไรไม่ใช่เมฆ แต่เนื่องจากกล้องใหม่ “เราไม่มีข้อมูล” Furano กล่าว “เราต้องฝึกแอปพลิเคชันของเราโดยใช้ข้อมูลสังเคราะห์ที่ถูกดึงออกมาจากภารกิจที่มีอยู่”

การบูรณาการระบบและซอฟต์แวร์ทั้งหมดและการทดสอบ โดยมีส่วนร่วมขององค์กรต่างๆ มากกว่าครึ่งโหล ทั่วยุโรป ใช้เวลา 4 เดือนในการ完成 “เรารู้สึกภาคภูมิใจที่จะสามารถทำได้อย่างรวดเร็วและยืดหยุ่นได้มาก เพื่อนำทุกสิ่งที่อยู่บนเครื่องในเวลาอันสั้น” Max Pastena เจ้าหน้าที่ของ PhiSat ที่ ESA กล่าว ในแง่ของการพัฒนาดาวเทียม “มันเป็นเรื่องมหัศจรรย์” Furano กล่าวเสริม

“Intel ให้การสนับสนุนพื้นหลังสำหรับอุปกรณ์ Myriad เมื่อเราต้องการ เพื่อให้ PhiSat-1 ใช้ AI โดยใช้เทคโนโลยี CVAI ของเรา” Dunne กล่าว “เรารู้สึกขอบคุณมาก”

อย่างไม่幸ด้วย เหตุการณ์ที่ไม่เกี่ยวข้องกัน — การล่าช้าด้วยจรวดน้ำมัน การระบาดของไวรัสโคโรนา และลมฤดูร้อนที่ไม่เป็นมิตร — หมายความว่าทีมต้องรอ hơnหนึ่งปีเพื่อดูว่า PhiSat-1 จะทำงานในวงโคจรตามแผนหรือไม่

การปล่อยดาวเทียมในวันที่ 2 กันยายนจากกัวยานา — การปล่อยดาวเทียมรูปแบบใหม่โดย Arianespace — ผ่านไปอย่างรวดเร็วและไม่มีปัญหา สำหรับการยืนยันเบื้องต้น ดาวเทียมจะบันทึกทุกภาพและบันทึกการตัดสินใจการตรวจจับเมฆ AI สำหรับแต่ละภาพ เพื่อให้ทีมบนพื้นดินสามารถยืนยันว่า “สมอง” ที่ฝังไว้ของมันทำงานตามที่คาดหวัง

หลังจากหายใจลึกเป็นเวลาสามสัปดาห์ Pastena สามารถประกาศได้ว่า: “เรากำลังเข้าสู่ประวัติศาสตร์ของอวกาศ”

ESA ประกาศ ว่าทีมร่วม “ยินดีที่จะเปิดเผยการอนุมาน AI ที่เร่งด้วยฮาร์ดแวร์ครั้งแรกของภาพการตรวจสอบโลกบนดาวเทียมในวงโคจร”

โดยการ傳ภาพที่มีประโยชน์เท่านั้น ดาวเทียมจะ “ปรับปรุงการใช้แบนด์วิธและลดค่าใช้จ่ายในการดาวน์ลิงก์ที่รวมกัน” — นอกเหนือจากการประหยัดเวลาให้กับนักวิทยาศาสตร์บนพื้นดิน

เมื่อมองไปข้างหน้า การใช้งานดาวเทียมขนาดเล็กที่มี AI ที่มีต้นทุนต่ำนั้นไม่สิ้นสุด — โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อบวกความสามารถในการรันแอปพลิเคชันหลายตัว

“แทนที่จะมีอุปกรณ์เฉพาะที่ทำสิ่งเดียวในดาวเทียม มันจะเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนเครือข่ายเข้าและออก” Jonathan Byrne หัวหน้าสำนักงานเทคโนโลยี Movidius ของ Intel กล่าว Dunne เรียกว่า “ดาวเทียมในฐานะบริการ”

ลองพิจารณา: เมื่อบินเหนือพื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดไฟป่า ดาวเทียมสามารถจับภาพไฟและแจ้งเตือนผู้ตอบสนองในท้องถิ่นภายในไม่กี่นาที แทนที่จะใช้เวลาหลายชั่วโมง เมื่อบินเหนือมหาสมุทร ซึ่งโดยทั่วไปถูกเพิกเฉย ดาวเทียมสามารถจับภาพเรือที่ไม่พึงประสงค์หรืออุบัติเหตุทางสิ่งแวดล้อมได้ เมื่อบินเหนือป่าและฟาร์ม ดาวเทียมสามารถติดตามความชื้นในดินและการเติบโตของพืชผลได้ เมื่อบินเหนือน้ำแข็ง มันสามารถติดตามความหนาและบ่อน้ำที่ละลายเพื่อช่วยติดตามการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

หลายความเป็นไปได้เหล่านี้จะถูกทดสอบในไม่ช้า: ESA และ Ubotica กำลังทำงานร่วมกันใน PhiSat-2 ซึ่งจะนำ Myriad 2 อีกหนึ่งเข้าสู่วงโคจร PhiSat-2 จะ “สามารถรันแอปพลิเคชัน AI ที่สามารถพัฒนาได้ง่าย ติดตั้ง ตรวจสอบและดำเนินการบนยานอวกาศระหว่างการบินโดยใช้อินเทอร์เฟซผู้ใช้ที่เรียบง่าย”

สำหรับ Intel มันเป็นตลาดที่มีปริมาณต่ำ แต่ผลกระทบที่เป็นไปได้นั้นไม่ต้องสงสัย As Pastena กล่าวว่า “เราสามารถเข้าใจ ‘จังหวะของโลก’ ของเราได้ในที่สุด”