Hardware até o núcleo

Hardware até o núcleo

Software de código aberto desenvolvido pela NASA forma a base do emulador de nave espacial

Para emular seu computador de placa única SP0-S, a Aitech Systems de Chatsworth, Califórnia, usa a estrutura de software principal do Flight System desenvolvida no Goddard Space Flight Center, permitindo que as empresas testem como os programas seriam executados no computador espacial sem precisar de hardware físico.

No coração de cada satélite há um computador projetado para controlá-lo e se comunicar com operadores na Terra. Efetivamente o centro nervoso da espaçonave, o sistema de comando e manipulação de dados é essencial para um satélite. Mas executar esse sistema requer uma estrutura para construir, algo que a NASA fornece ao público abertamente.

O Core Flight System (cFS) é uma estrutura de software de código aberto que permite que a espaçonave tenha um ponto de partida comum, sem precisar codificar todas as funções básicas do zero. Gerenciado pelo Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, o cFS cobre todos os fundamentos que o computador de uma espaçonave precisa para operar.

“Ele permite que os aplicativos se comuniquem e sejam gerenciados na espaçonave”, disse Jay Bugenhagen, ex-gerente de programa do cFS. “As missões normalmente adicionariam seus próprios aplicativos personalizados, como navegação, orientação e controle, mas as principais funções principais são fornecidas pelo cFS.”

Com sua disponibilidade de código aberto, o cFS se tornou um padrão para executar software a bordo de satélites. Bugenhagen disse que praticamente todas as missões de satélite executadas por Goddard usam o cFS, e organizações como a ESA (Agência Espacial Europeia) e membros da indústria espacial comercial são usuários frequentes.

Como fabricante de hardware de computador para naves espaciais, a Aitech Systems Corp. de Chatsworth, Califórnia, incorpora o cFS em sua marca SP0 de computadores de placa única, embora os usuários possam optar por usar outro software. Existem centenas de componentes que podem ser conectados a um SP0 para se adequar a qualquer missão e centenas de permutações de software para controlá-los, então para seu modelo mais recente, o SP0-S, a Aitech explorou uma nova maneira de garantir a compatibilidade com todo esse hardware e software. Os fabricantes de naves espaciais geralmente precisariam do computador em mãos para saber exatamente como os programas seriam executados, mas a Aitech recorreu a um processo chamado emulação.

A emulação recria o ambiente de hardware dentro de outro computador. Embora não seja uma réplica direta um-para-um, é próxima o suficiente para simular como o computador irá se comportar em voo. A Aitech fez uma parceria com a Embedded Flight Systems Inc. para construir um emulador que pudesse replicar o hardware SP0, quaisquer componentes que pudessem ser usados ​​com ele e o software que o acompanha. E para espelhar o SP0, o cFS forma uma parte essencial do emulador, cuidando das funções básicas do software, assim como é usado em missões espaciais.

“É nisso que todo esse sistema é construído. Agora, não importa qual software você execute, pode ser um pouco diferente no SP0-S, mas ele funcionará”, disse Ralph Grundler, diretor de pesquisa e desenvolvimento espacial da Aitech. “Antigamente, com os primeiros satélites, era tudo linguagem de máquina escrita diretamente no processador. Agora estamos alguns níveis abstraídos, e você pode emular sem precisar de nenhum hardware.”

O emulador ajudou a projetar o SP0-S, mas agora ele se tornou um produto em si. As placas de computador SP0 da Aitech são uma escolha popular para empresas que precisam de ativos no espaço, e o emulador tem sido usado por empresas como a Red Canyon, empresa de tecnologia espacial, para testar software que será implantado em órbita. Grundler disse que o trabalho da NASA no cFS tem sido indispensável para a indústria espacial comercial.

“Pense em cada vez que a NASA voou alguma coisa — isso significa que eles aprenderam alguma coisa. Eles colocaram isso no cFS”, disse Grundler. “É por isso que esse software de sistema de voo central é tão crítico para qualquer um que queira começar sua própria empresa espacial.”

A maioria das missões robóticas operadas pelo Goddard Space Flight Center, como o Core Observatory da missão Global Precipitation Measurement, usa o Core Flight System (cFS) como uma estrutura de software para construir e gerenciar sistemas de base. Essa versatilidade o torna uma escolha popular para executar sistemas em espaçonaves comerciais também. Crédito: NASA

O SP0-S é o mais recente de uma linha de computadores de espaçonaves produzidos pela Aitech. Para que os clientes possam testar software no SP0-S sem precisar da placa de circuito físico, a Aitech usou o sistema de voo principal para construir um emulador. Crédito: Aitech Systems Corp.

Uma representação artística do Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) perto da lua da Terra. Crédito: NASA

Fonte: spinoff.nasa.gov

Dos controles do cockpit aos dados do painel

Dos controles do cockpit aos dados do painel

O feedback da NASA permite melhores sistemas de exibição para aeronaves, mais Quando o Johnson Space Center e o Ames Research Center da NASA precisaram de um método para construir interfaces de computador, a DiSTI Corporation de Orlando, Flórida, adaptou seu software para atender aos requisitos da NASA. Esses recursos desenvolvidos para a NASA foram então incorporados ao produto comercial da empresa, onde ainda são usados ​​hoje.

Nos primórdios dos computadores, as interfaces eram impressões em papel ou luzes piscantes, mas conforme a tecnologia amadureceu, a interface gráfica do usuário (GUI) rapidamente se tornou o padrão.

À medida que mais e mais produtos cotidianos se tornam computadorizados, seus sistemas embarcados precisam de maneiras diretas e confiáveis ​​de gerar interfaces. A DiSTI Corp. de Orlando, Flórida, é uma empresa que fornece software que forma a espinha dorsal das interfaces gráficas de computador, e vários de seus recursos traçam uma linhagem para os requisitos da NASA.

No início dos anos 1990, telas de exibição multifuncionais digitais estavam começando a se tornar padrão em aeronaves, e o moderno “glass cockpit” estava começando a tomar forma. Fundada em 1994, um dos primeiros projetos da DiSTI envolveu a fabricação de instrumentos digitais para a Marinha e a Força Aérea dos EUA, incluindo uma interface digital para o jato de combate F-16.

“Tínhamos alguns contratos de Pesquisa de Inovação para Pequenas Empresas com o Departamento de Defesa”, disse Chris Giordano, vice-presidente de tecnologia de experiência do usuário na DiSTI. “Um era fazer com que nossa ferramenta GUI gerasse código que pudesse voar em hardware de aeronave real.”

Essa ferramenta GUI logo se tornou GL Studio, nomeada em homenagem ao código OpenGL que permite a geração fácil de gráficos. Na década de 2000, o GL Studio era um software comercial pronto para uso, então quando várias missões da NASA precisaram de interfaces para ler informações cruciais, o software GL Studio da DiSTI os ajudou a chegar lá. Vários programas da NASA usam o GL Studio, incluindo uma ferramenta que ajuda a recuperar helicópteros de espaçonaves durante o processo de aterrissagem do Artemis.

“Começamos a trabalhar com o GL Studio em 2009. Nós o escolhemos por sua interface gráfica flexível em tempo real”, disse Jeffrey Fox, engenheiro chefe do Rapid Prototyping Lab no Johnson Space Center da NASA em Houston. “Usar este software e suas personalizações permite que este helicóptero se aproxime mais de uma nave espacial do que nunca.”

O GL Studio tem vários recursos que se originam de várias necessidades da NASA. Em 2007, quando os desenvolvedores do simulador de voo no Ames Research Center da NASA no Vale do Silício, Califórnia, desejaram integrar o GL Studio com o globo virtual WorldWind da agência, eles pediram à DiSTI para escrever um software de interface que funcionasse com o ambiente Java da WorldWind.

“Nós o apresentamos na conferência Java One em São Francisco. Todo mundo enlouqueceu porque era um cockpit 3D completo feito em Java”, disse Giordano. “Eu diria que foi a primeira vez que a NASA influenciou diretamente a direção de nossas ferramentas.”

A capacidade de exportar interfaces baseadas em Java logo foi incorporada ao GL Studio, onde agora ele gera a interface em equipamentos de transmissão de TV Rohde & Schwarz.

Outro caso em que as necessidades da NASA resultaram em novos recursos surgiu durante o desenvolvimento das interfaces de computador da espaçonave Orion. Para renderizar os gráficos nas telas da Orion, a NASA queria usar a renderização OpenGL em software, que o GL Studio não suportava na época. Chips dedicados de renderização de gráficos não eram reforçados contra radiação, então os computadores a bordo da Orion precisavam de software que pudesse gerar gráficos sem um chip.

A empresa atendeu ao pedido da NASA e, embora as telas da Orion tenham usado uma ferramenta diferente, o recurso de renderização de gráficos de software é uma parte vital dos lançamentos comerciais do GL Studio. Muitos sistemas de infoentretenimento automotivo, clusters de instrumentos e heads-up displays funcionam em hardware embarcado para manter os custos baixos, eliminando a necessidade de chips de processamento gráfico personalizados. Desde 2010, o GL Studio alimenta os sistemas de infoentretenimento nos modelos Jaguar e Land Rover e, desde 2020, também executa as interfaces dos carros Hyundai e Kia.

Desde 2020, as interfaces nos displays de infoentretenimento e painel de instrumentos dos modelos de carros Hyundai são produzidas com o software GL Studio da DiSTI. A capacidade de rodar neste tipo de hardware integrado pode ser rastreada até os requisitos da NASA. Crédito: Hyundai Motor America.

O WorldWind da NASA é um programa de globo virtual que produz uma visualização da superfície da Terra. O DiSTI ajudou o Ames Research Center da NASA a desenvolver um simulador de voo baseado no WorldWind com o GL Studio, que por sua vez tornou o software da empresa compatível com a linguagem de programação Java. Crédito: NASA

Esta captura de tela do software GL Studio da DiSTI mostra como ele pode ser usado para criar interfaces de usuário para aeronaves. Capacidades que a empresa desenvolveu para a NASA levaram a recursos no produto comercial. Crédito: DiSTI Corp.

Fonte: spinoff.nasa.gov
Computação de ponta vai para o espaço

Computação de ponta vai para o espaço

Missões de computadores espaciais demonstram proteção mais rápida e fácil contra radiação espacial

A Hewlett Packard Enterprise de Spring, Texas, trabalhou com o Ames Research Center para enviar um computador ao espaço que foi endurecido contra radiação com software. Agora, a abordagem está tornando o endurecimento rápido e de baixo custo contra radiação disponível para empresas espaciais comerciais, permitindo o uso de computadores de ponta no espaço.

Quando a Hewlett Packard Enterprise Co. (HPE) enviou um computador de alto desempenho não modificado para a Estação Espacial Internacional em 2017, nenhum especialista em computadores pensou que duraria uma semana. Mais de um ano e meio depois, o Spaceborne Computer-1 retornou para casa, tendo operado com sucesso durante toda a sua missão.

“Ninguém na indústria aeroespacial pensou que isso iria funcionar”, disse Mark Fernandez, agora investigador principal do Spaceborne Computer-2 na HPE, sediada em Spring, Texas. “A maior expectativa de vida declarada publicamente para o Spaceborne-1 foi de quatro dias, porque não fizemos nada com o hardware.”

Computadores inalterados e prontos para uso não duram muito no espaço devido à radiação da qual a atmosfera nos protege na Terra. Quando partículas de alta energia ou fótons atingem microchips, eles podem alterar a voltagem em transistores próximos, corrompendo dados, mudando o comportamento do computador e, eventualmente, destruindo seus componentes eletrônicos.

A solução foi o endurecimento por radiação: os componentes eletrônicos de um computador comercial são montados em placas isolantes em vez de semicondutores convencionais e protegidos por uma camada protetora, em um longo processo que, segundo Fernandez, “leva 10 anos e milhões de dólares”.

Como resultado, computadores resistentes à radiação “geralmente estão várias gerações atrás do estado atual da arte”, disse Rupak Biswas, diretor de tecnologia de exploração no Ames Research Center da NASA no Vale do Silício da Califórnia, que propôs a primeira missão Spaceborne Computer. Enquanto isso, ele disse, conforme a NASA envia astronautas para mais longe da Terra, aumentando o tempo de atraso para transmissões, a agência vai querer mais poder de computação a bordo de sua espaçonave. “Então a ideia era, e se pegássemos um de nossos processadores de última geração, colocássemos no espaço, víssemos o que a radiação faz com ele e usássemos software para corrigir esses erros, em vez de depender do hardware?”

A NASA contatou a Silicon Graphics International, uma empresa que havia construído supercomputadores para a Ames, onde Fernandez era um dos diretores de tecnologia. A HPE adquiriu a SGI pouco tempo depois. Naquela época, Fernandez já estava desenvolvendo um software que monitoraria todos os componentes de um computador e o deixaria mais lento gradualmente quando qualquer comportamento saísse dos parâmetros operacionais normais, evitando danos.

Quando a abordagem funcionou, não foram apenas a HPE e a NASA que ficaram satisfeitas. “Ouvir Mark dizer que essa coisa funcionou muito bem, quando não havia um consenso pequeno de que não era nada mais do que um risco de incêndio, foi muito encorajador para nós, que isso seria algo que poderíamos fazer”, disse Rick Ward, fundador e diretor de tecnologia da OrbitsEdge Inc. A startup recente estava fazendo seus próprios planos para colocar computadores de ponta no espaço sem
o endurecimento tradicional por radiação.

Após o sucesso da HPE, a OrbitsEdge está tornando o sistema Edgeline da HPE o coração de um de seus satélites SatFrame. Desenvolvido enquanto o Spaceborne Computer-1 estava na estação espacial, o Edgeline é um sistema robusto destinado a fornecer poder de processamento em campo e agora está na estação como Spaceborne Computer-2. A OrbitsEdge assinou um acordo para usar o Edgeline 8000 em seu satélite de 1.000 watts, que provavelmente será desenvolvido após uma ou duas versões menores, e a empresa já comprou várias unidades para desenvolvimento.

A HPE disse que várias outras empresas espaciais comerciais também estão considerando seus sistemas reforçados por software para uso no espaço. Enquanto isso, a empresa está trabalhando com a NASA para fornecer a primeira computação comercial de alta potência no espaço, abrindo o Spaceborne Computer-2 para trabalhar para clientes pagantes, um serviço que espera oferecer em breve.

O Spaceborne Computer 2, atualmente na Estação Espacial Internacional, compreende um servidor ProLiant DL360 e um servidor Edgeline 4000, ambos da Hewlett Packard Enterprise (HPE). Crédito: Hewlett Packard Enterprise Co.

O Edgeline 8000 foi projetado para funcionar em ambientes hostis na Terra. Pelo menos uma empresa agora planeja enviar o servidor para a órbita. Crédito: Hewlett Packard Enterprise Co.

Após o sucesso das missões Spaceborne Computer, a empresa OrbitsEdge decidiu usar o HPE Edgeline 8000 em um de seus modelos de satélite SatFrame. Crédito: OrbitsEdge Inc.

Fonte: spinoff.nasa.gov
Abram caminho para os satélites

Abram caminho para os satélites

Sistema de coordenação de tráfego espacial ajuda a garantir que os satélites permaneçam em sua faixa

Usando a experiência adquirida no gerenciamento da conscientização orbital para missões da NASA no Goddard Space Flight Center, a Kayhan Space de Broomfield, Colorado, auxilia operadores espaciais comerciais fornecendo software que garante que os satélites não cheguem perigosamente perto de outras espaçonaves ou detritos no espaço lotado da órbita baixa da Terra.

Em 2024, havia mais de 45.000 objetos feitos pelo homem orbitando a Terra, e esses são apenas os que podemos rastrear. Com tantas órbitas lotadas e centenas de satélites sendo lançados a cada ano, aproximações próximas são inevitáveis. E com a crescente importância dos satélites para a infraestrutura moderna, é imperativo que essas aproximações não resultem em colisões que possam interromper as tarefas importantes que estão sendo executadas ou causar detritos que possam prejudicar outras espaçonaves.

No momento, a Força Espacial dos EUA rastreia esses objetos orbitais para o governo, e o programa Conjunction Assessment Risk Analysis da NASA avalia os riscos de aproximação e alerta os gerentes de missão sobre quaisquer situações potencialmente perigosas. Devido ao número crescente de satélites comerciais, incluindo várias constelações grandes, o Departamento de Comércio está construindo um sistema para prever aproximações próximas para todos os operadores, o Traffic Coordination System for Space (TraCSS). Avaliar o risco dessas aproximações próximas cabe ao operador do satélite. Devido à análise altamente especializada envolvida, muitos dependem de empresas privadas para garantir a operação segura de seus satélites.

Para essas empresas, receber milhares de alertas de conjunção e determinar quais são as principais preocupações é uma tarefa cada vez mais difícil.

“Muitos deles são de baixo risco, mas para um humano ser capaz de passar por todos esses alertas e ser capaz de identificar positivamente os eventos de alto risco é simplesmente impossível”, disse Siamak Hesar, CEO da empresa Kayhan Space Corp. Com sede em Broomfield, Colorado, a Kayhan surgiu da necessidade de consciência situacional na órbita baixa da Terra cada vez mais lotada.

Hesar trabalhava na SpaceNav, uma empresa fundada por um antigo contratado da NASA que auxiliou a NASA a fazer avaliações de segurança orbital para missões como o Observatório Central da Missão de Medição de Precipitação Global e o Observatório de Carbono Orbital-2, bem como vários CubeSats lançados da Estação Espacial Internacional (ISS).

“Tivemos que descobrir a melhor maneira de implantar os CubeSats, então fizemos muitas análises para descobrir que a direção mais segura era para eles serem implantados abaixo da ISS”, disse Hesar. “Enquanto eu via a Starlink subindo, e a OneWeb estava planejando lançar 1.000 satélites, percebi rapidamente que estávamos fazendo todo esse trabalho manualmente. Não estávamos preparados para dimensionar as capacidades para manter esses ativos seguros em órbita.”

Na ausência de telescópios ou radares para rastrear objetos, o sistema Pathfinder de Kayhan agrega dados de órbitas conhecidas e faz referências cruzadas entre eles. Quando várias fontes de dados mostram uma aproximação próxima, o Pathfinder sinaliza automaticamente um alerta para que os operadores avaliem a mitigação da potencial colisão.

Hoje, vários ex-funcionários e contratados da NASA trabalham na Kayhan Space, e o software da empresa dá suporte a mais de 30 operadores de constelações de satélites. Hesar credita seu trabalho na NASA com o desenvolvimento de suas habilidades no campo relativamente novo de consciência situacional espacial, e com a demonstração da necessidade de maior segurança em voos espaciais privados.

“Eu me formei na Universidade do Colorado em Boulder, uma das principais instituições quando se trata de astrodinâmica. Mas a consciência situacional espacial e a prevenção de colisões não estavam realmente em nosso currículo”, disse Hesar. “Embora seja um tópico muito importante, todo o conhecimento na área é adquirido por pessoas que realmente o fazem.”

Um gráfico mostra potenciais manobras orbitais geradas pelo software Pathfinder de Kayhan. Os satélites precisam fazer esses movimentos não apenas para evitar cair na atmosfera, mas para evitar colisões com outros satélites ou objetos perigosos em órbita. Crédito: Kayhan Space Corp.

A marca preta na janela deste ônibus espacial foi feita por um pedaço de detrito espacial. À medida que mais infraestrutura essencial é colocada na órbita baixa da Terra, evitar esses ataques se torna mais importante e mais difícil. O software de Kayhan permite que as empresas espaciais tenham consciência quando há uma provável aproximação. Crédito: NASA

Dezenas de milhares de objetos feitos pelo homem orbitam a Terra. Para garantir que a infraestrutura vital baseada no espaço esteja segura de colisões com detritos, o software de Kayhan ajuda a conscientizar os operadores de satélite. Crédito: NASA

Fonte: spinoff.nasa.gov

Ajustando ferramentas de análise para dar conselhos ao SAGE

Ajustando ferramentas de análise para dar conselhos ao SAGE

Simulações preditivas sólidas podem reduzir significativamente os custos de desenvolvimento

Com o financiamento SBIR do Langley Research Center, a Quartus Engineering de San Diego testou as ferramentas que usou para analisar conjuntos ópticos para um satélite de observação da atmosfera. Com melhores ferramentas de modelagem e análise, a Quartus e a NASA esperam cortar tempo e despesas do futuro design de instrumentos ópticos.

Ao projetar o telescópio para um satélite proposto pela NASA, a Quartus Engineering Incorporated gastou tempo e dinheiro extras para construir intencionalmente conjuntos ópticos adicionais que teriam um desempenho ruim em condições como vibrações de lançamento e flutuações de temperatura do espaço. O investimento pode render muito para a empresa e para a NASA.

“O trabalho adicional que estamos fazendo não é para validar o design em si”, explicou Alexander Halterman, diretor de desenvolvimento de programa técnico na empresa sediada em San Diego. “É para validar as ferramentas e métodos que são usados ​​para analisar o design e, portanto, ter maior confiança em designs futuros.”

A ideia era construir montagens que seriam estressadas e deformadas sob condições severas e então garantir que as análises de design da empresa pudessem prever corretamente esse comportamento, ajustando essas ferramentas quando suas previsões estivessem erradas. Com confiança em métodos de análise comprovados, os engenheiros podem desenvolver mais rapidamente sistemas confiáveis ​​que não precisam ser testados, ajustados e reconstruídos agressivamente.

“A razão pela qual as pessoas não fazem isso é porque custa muito dinheiro”, disse Halterman. “Mas se pudermos cortar um ciclo de design que custa alguns milhões de dólares para vários programas, isso se paga em abundância.”

O investimento inicial veio de contratos da Small Business Innovation Research (SBIR) do Langley Research Center da NASA em Hampton, Virgínia, financiando a empresa para ajustar suas análises enquanto projetava o telescópio para o satélite Stratospheric Aerosol and Gas Experiment (SAGE) IV proposto. O programa SAGE observa a camada de ozônio e aerossóis estratosféricos — partículas de vulcões e grandes incêndios que afetam a química e o equilíbrio energético da atmosfera superior. Isso é realizado com uma técnica chamada ocultação solar. Instrumentos em órbita observam o nascer e o pôr do sol do espaço, extraindo informações comparando a luz solar que passa pela atmosfera da Terra com a luz solar acima da atmosfera.

O experimento Stratospheric Aerosol Measurement demonstrou a técnica no início dos anos 1970. Os instrumentos SAGE ajudaram a caracterizar um buraco na camada de ozônio nos anos 1980, levando a uma proibição global de clorofluorcarbonos, e têm monitorado sua recuperação. O SAGE IV seria menor e custaria significativamente menos do que seus predecessores, mas atualmente não é financiado para voo, disse Robert Damadeo, que, como co-investigador principal do SAGE IV, supervisionou o trabalho SBIR da Quartus.

“É tudo sobre ter um modelo de alta fidelidade em que você pode confiar, então, quando você o construir, ele funcionará como você planejou”, disse Damadeo, observando que a capacidade pode economizar dinheiro para a NASA em projetos futuros. “Isso é muito mais eficiente quando comparado ao ciclo de construção, teste, falha e redesenho que foi frequentemente implantado no passado.”

Entre as ofertas comerciais da Quartus estão cargas úteis científicas personalizadas, e Halterman disse que o trabalho poderia validar componentes individuais que poderiam ser reconfigurados para diferentes propósitos, de telescópios astronômicos a câmeras de imagens da Terra e sensores lidar que constroem imagens tridimensionais. “Um valor que isso traz à mesa é uma alta confiança nos blocos de construção de uma arquitetura que pode ser reaproveitada para instrumentos futuros”, disse ele.

Halterman disse que essas capacidades são especialmente interessantes para entidades como a NASA e a Quartus, que constroem muitos sistemas exclusivos, cada um exigindo seu próprio design, em vez de fabricação em maior volume. “Nós realmente gostamos de trabalhar em projetos legais”, ele disse. “Somos atraídos pelos instrumentos únicos, porque metade do que é interessante para nós é aprender sobre a ciência e como a engenharia pode tornar essa ciência uma realidade.”

Nesta configuração de teste de bancada, a Quartus Engineering realiza testes de mitigação de risco na unidade de demonstração de montagem óptica Stratospheric Aerosol and Gas Experiment (SAGE) IV original. Crédito: Quartus Engineering Incorporated

Robert Damadeo do Langley Research Center, co-investigador principal do satélite SAGE IV, segura um modelo do pequeno ônibus proposto do CubeSat ao lado de um modelo do instrumento SAGE III, muito maior e mais caro, que atualmente está montado do lado de fora da Estação Espacial Internacional. Crédito: NASA

Fonte: spinoff.nasa.gov

Usando IA para prever o céu

Usando IA para prever o céu

A parceria da NASA para explorar a IA no espaço reforça o software analítico usado em finanças, manufatura e indústria

A KX Systems, que tem escritórios na cidade de Nova York, uniu-se à parceria do Frontier Development Lab, liderada pela NASA e sediada no Ames Research Center, para explorar como sua plataforma de análise kdb+ poderia ser aplicada a desafios no espaço, o que resultou em mais desenvolvimentos e recursos para o software baseado na Terra da empresa.

A análise de dados é uma indústria multibilionária, e o crescente campo da inteligência artificial (IA) está em alta demanda em todos os lugares. IA geralmente significa que os computadores aprendem com grandes quantidades de dados e os aplicam para ajudar a resolver problemas. A KX Systems, uma divisão da FD Technologies plc., é uma empresa de tecnologia que oferece software de gerenciamento e análise de banco de dados para clientes que precisam tomar decisões rapidamente. Embora a KX tenha começado em 1993, a parte de seus negócios orientada por IA cresceu consideravelmente. E a empresa credita o trabalho feito com a NASA por acelerar algumas de suas capacidades.

“Trabalhar com a NASA tem sido muito importante, porque nos permite estar anos à frente da curva”, disse Robert Hill, chefe de soluções espaciais na empresa sediada no Reino Unido, que tem escritórios na cidade de Nova York. “Trabalhar com a NASA nos expôs a um grupo de cientistas que é muito diferente do nosso trabalho diário.”

O Frontier Development Lab (FDL) é uma parceria contínua entre a NASA e empresas comerciais de IA para aplicar aprendizado de máquina avançado a problemas que importam para o programa espacial e além. Desde 2016, o FDL aplica IA em nome da NASA em defesa planetária, heliofísica, ciência da Terra, medicina e exploração lunar.

“Estamos interessados ​​nos grandes problemas, grandes desafios e na aplicação da IA ​​nesses tipos de situações”, disse James Parr, CEO da Trillium Technologies, que gerencia a parceria FDL para a NASA. “Às vezes, você tem um novo método de IA legal, mas é difícil imaginar quais seriam as aplicações. Na FDL, podemos provar uma aplicação e, de repente, todos podem ver como ela seria realmente útil para o programa espacial.”

A KX participou da parceria com a FDL entre 2017 e 2019. O principal software de análise de dados da empresa é chamado kdb+, e é normalmente usado no setor financeiro para acompanhar mudanças rápidas nas tendências de mercado, mas a empresa também está explorando como ele pode ser usado no espaço. Trabalhando no Ames Research Center da NASA no Vale do Silício, Califórnia, a KX fez parceria com cientistas da FDL e da NASA para aplicar os recursos do kdb+ à busca por exoplanetas e à previsão do clima espacial, áreas que podem ser melhoradas com modelos de IA.

No verão de 2024, as pessoas em toda a América do Norte ficaram surpresas quando puderam ver auroras em suas cidades natais, mas a mesma atividade solar que produz auroras pode causar interrupções em satélites que são essenciais para sistemas na Terra. Uma questão que a FDL trabalhou para responder foi se o kdb+ poderia prever esse tipo de clima espacial para prever quando os satélites GPS podem sofrer interrupção de sinal devido ao Sol. Ao importar vários conjuntos de dados monitorando a ionosfera, a atividade solar e o campo magnético da Terra e, em seguida, aplicar algoritmos de aprendizado de máquina a eles, os pesquisadores da FDL foram capazes de prever eventos disruptivos com até 24 horas de antecedência. Embora esta tenha sido uma aplicação científica da IA, Hill diz que parte desse trabalho de desenvolvimento voltou às ofertas comerciais da empresa, pois há semelhanças entre os modelos de IA desenvolvidos para encontrar padrões em perdas de sinal de satélite e aqueles que preveem necessidades de manutenção para equipamentos de fabricação industrial.

“Ele estava pegando esses conjuntos de dados e procurando por anomalias. Usamos o mesmo processo para clientes de manufatura avançada”, disse Hill. “Isso não é tudo por causa do nosso trabalho com a NASA, mas na FDL, você está trabalhando com algumas das pessoas mais brilhantes. É provavelmente P&D que não teríamos feito ou sequer pensado em fazer se não tivéssemos tido a chance de fazer com eles.”

Embora as auroras sejam uma bela visão na Terra, a atividade solar que as causa pode causar estragos na infraestrutura espacial, como satélites. Usar inteligência artificial para prever esses eventos solares disruptivos foi o foco do trabalho da KX com a FDL. Crédito: NASA

O Frontier Development Lab (FDL) é uma parceria entre a NASA e várias empresas comerciais no campo da inteligência artificial. Um foco da parceria de um ano foi aplicar tecnologias de aprendizado de máquina à heliofísica, o estudo da física do Sol e sua influência no sistema solar. Crédito: FDL.ai

Fonte: spinoff.nasa.gov