Computação espacial mais rápida melhora o tempo de resposta a desastres
Com a ajuda do Laboratório de Propulsão a Jato, a Ubotica Technologies, sediada em Dublin, validou equipamentos de computador projetados para processar dados em órbita, agora disponíveis para satélites comerciais.
A observação da Terra possibilita enormes benefícios para as pessoas no solo. Da previsão do tempo ao monitoramento de desastres, vidas podem ser salvas por meio do processamento oportuno de dados de satélite. No entanto, essa pontualidade pode ser difícil de ser alcançada.
“Os satélites são apenas coletores de dados. Eles não sabem o que estão olhando. Eles apenas coletam dados e, quando chegam a uma estação terrestre, eles fazem o downlink de tudo”, disse Brian Quinn, diretor de estratégia da Ubotica Technologies Ltd., sediada em Dublin, que tem escritórios em Cleveland. “É preciso um pós-processamento, que pode levar dias, para dizer: ‘Ei, houve um incêndio. Ei, houve uma proliferação de algas nocivas.’”
Fundada em 2017, a Ubotica buscou eliminar essa lacuna de tempo. A linha de plataformas CogniSAT da empresa são componentes para satélites que permitem que algum processamento ocorra em órbita antes que os dados sejam enviados ao solo. O processamento de dados no ponto de captura é chamado de computação de ponta, e é uma indústria crescente não apenas no espaço, mas em todos os campos onde os sensores estão em ambientes remotos ou inacessíveis. O sistema CogniSAT atua principalmente como um processador complementar para habilitar a computação de ponta em um satélite em órbita. Os processadores são otimizados para aprendizado de máquina, executando algoritmos especializados chamados “modelos” para aprender quais pontos de dados são úteis.
A Ubotica fez uma parceria com o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia para enviar uma plataforma CogniSAT para a Estação Espacial Internacional em 2022, integrada ao Hewlett Packard Enterprise Spaceborne Computer-2 (página 12). A missão foi dupla, testando modelos da NASA que poderiam processar dados coletados por câmeras voltadas para a Terra e também testando o quão bem a plataforma funcionaria sem a atmosfera da Terra para protegê-la da radiação. A Ubotica protegeu sua unidade contra radiação com uma combinação de hardware, como circuitos que resistem a surtos de corrente, e software, como um verificador de memória para detectar corrupção de dados causada por radiação.
“Os modelos em que trabalhamos com a Ubotica se enquadravam em duas categorias — segmentação e classificação”, disse Emily Dunkel, uma cientista de dados do JPL envolvida na colaboração. “Eu enviava a eles um modelo do JPL e eles o adaptavam ao processador deles, então nós o enviávamos para o computador a bordo da Estação Espacial Internacional.”
Os modelos executados na estação espacial eram simples, mas eficazes. Desenvolvidos pela Ubotica e pela NASA, eles tinham como principal tarefa classificar imagens que não seriam úteis, como imagens cheias de cobertura de nuvens. Conforme os modelos aprendiam, eles conseguiam classificar com sucesso imagens com cobertura de nuvens mais complexa. Em 2023, a plataforma da Ubotica retornou à Terra junto com o Spaceborne Computer-2 e foi examinada para ver como se saía depois de meses no espaço.
“Recuperamos o hardware, e ele ainda estava totalmente funcional”, disse Léonie Buckley, engenheira sênior da Ubotica. “Esta foi a primeira vez que demonstramos a robustez de nossas plataformas no espaço, e não observamos nenhum efeito adverso de radiação.”
O Spaceborne Computer-2 forneceu validação de voo espacial para o Qualcomm Snapdragon 855 e Intel Myriad X, processadores primários que são frequentemente usados em computadores comerciais, permitindo a implantação de plataformas CogniSAT em satélites, e Quinn credita a NASA por ajudar a Ubotica a provar que sua plataforma funciona no espaço. No tempo desde a colaboração com a NASA, a Ubotica vendeu sua plataforma para operadores de constelações de observação da Terra e comunicações, bem como lançou seu próprio satélite para testar e exibir o hardware.
Fonte: https://spinoff.nasa.gov
Esta imagem do Mar Salton da Califórnia tirada por astronautas a bordo da estação espacial mostra uma proliferação de algas, que pode ser prejudicial à vida selvagem na área. Identificá-las e monitorá-las da órbita requer imagens claras, que podem ser fornecidas por modelos de aprendizado de máquina classificando fotos. Crédito: NASA
O sistema da Ubotica é projetado para interagir com componentes comuns de computadores empresariais, como aqueles encontrados no Hewlett Packard Enterprise Spaceborne Computer-2, permitindo o desenvolvimento posterior desses computadores para aplicações espaciais. Crédito: Ubotica Technologies Ltd.
Embora imagens tiradas da órbita possam ser importantes para humanos no solo, a cobertura de nuvens pode obscurecer características importantes da superfície. A plataforma da Ubotica foi testada na Estação Espacial Internacional para classificar fotos com cobertura excessiva de nuvens. Crédito: NASA