Europa kuria „mąstančių“ palydovų spiečių – jie tarpusavyje naudos DI dar orbitoje

Sekite TechNaujienos Google

Europos kosmoso agentūra ruošia naują Žemės stebėjimo architektūrą, kurioje palydovai ne tik rinks duomenis, bet ir galės juos apdoroti, koordinuoti stebėjimus bei keistis informacija tiesiog orbitoje.

ESA „EOCognitiveLab“ projektas jungia ankstesnes Φsat DI misijas ir kosminės debesijos tyrimus. ESA Φ-lab nurodo, kad pagrindą sudarys du bendradarbiaujantys palydovai su skaičiavimo įranga ir ryšiu tarp palydovų.

Palydovas pats spręs, ką verta fotografuoti

Tradiciniame modelyje palydovas surenka duomenis ir siunčia juos į Žemę, kur specialistai nusprendžia, ką daryti toliau. Nauja sistema siekia dalį sprendimų perkelti į orbitą.

Pavyzdžiui, vienas palydovas gali aptikti gaisro ar potvynio požymius ir paprašyti kito palydovo pakeisti stebėjimo planą. Taip būtų taupomas laikas ir ryšio pralaidumas.

Naujausi straipsniai

4 min. skaitymo • prieš 12 minučių

Natrio baterijos ruošiasi mesti iššūkį ličiui – technologija artėja prie masinės gamybos

4 min. skaitymo • prieš 27 minutės

Net kūdikių vežimėliai tampa elektromobiliais – atsiranda varikliai, stabdymo sistemos ir elektroninė pagalba tėvams

4 min. skaitymo • prieš 42 minutės

DI laboratorijos tampa autonominės – robotai jau gali patys planuoti ir atlikti eksperimentus

Visi naujausi straipsniai →

Orbita tampa paskirstytu kompiuteriu

Projektas numato onboard DI, paskirstytą apdorojimą, federacinį mokymą ir galimybę ateityje prie sistemos prijungti papildomas misijas. Tai iš esmės kosminė versija to, kas Žemėje vadinama „edge computing“.

Idėja perkelti dalį DI skaičiavimų į orbitą sprendžia labai praktišką problemą – ryšio su Žeme pralaidumas yra ribotas. Šiuolaikiniai optiniai ir radarų palydovai gali surinkti milžiniškus duomenų kiekius, tačiau ne viską verta siųsti į antžemines stotis. Debesys gali uždengti nuotrauką, dalis duomenų gali būti dubliuojama, o kai kuriems įvykiams svarbiausia reakcijos sparta.

Jei palydovas pats atpažįsta gaisrą, potvynį ar laivą, jis gali siųsti ne visą žalią vaizdą, o prioritetinį rezultatą. Dar įdomiau, jei keli palydovai gali susitarti tarpusavyje: vienas aptinka reiškinį, kitas gauna užduotį jį stebėti kitu kampu ar kitu jutikliu.

Toks modelis primena „edge computing“ Žemėje, kur duomenys apdorojami kuo arčiau jų atsiradimo vietos. Orbitoje tai dar svarbiau, nes ryšio langai riboti, o kai kurių sprendimų negalima atidėti iki kito kontakto su antžemine stotimi.

Tačiau DI orbitoje susiduria su griežtesniais apribojimais nei duomenų centre. Procesorius turi vartoti mažai energijos, atlaikyti radiaciją ir veikti be techniko, kuris galėtų perkrauti sistemą ar pakeisti sugedusį komponentą. Modelius todėl reikia optimizuoti ir labai kruopščiai testuoti.

Federacinio mokymosi idėja dar labiau išplečia galimybes. Keli palydovai teoriškai gali tobulinti bendrą modelį nesidalydami visais žaliais duomenimis. Jei tokia architektūra pasiteisins, būsimos palydovų grupės gali veikti kaip paskirstytas skaičiavimo tinklas, kuriame stebėjimas, analizė ir sprendimas vyksta dar prieš informacijai pasiekiant Žemę.

Palydovų tarpusavio ryšys gali pakeisti ir reakcijos laiką ekstremalių situacijų metu. Šiandien nuo reiškinio užfiksavimo iki analizės ir naujo stebėjimo užsakymo gali praeiti valandos. Jei sprendimas priimamas orbitoje, dalis ciklo sutrumpėja iki minučių. Tai ypač vertinga gaisrams, potvyniams ar greitai besikeičiantiems jūrų reiškiniams.

Kartu atsiranda naujas kibernetinio saugumo klausimas: kuo autonomiškesnis palydovų tinklas, tuo svarbiau apsaugoti komandas ir modelių atnaujinimus. Klaidinga ar piktavališka instrukcija paskirstytoje sistemoje gali paveikti kelis palydovus vienu metu, todėl saugumo architektūra turės būti projektuojama nuo pat misijos pradžios.

Ilgainiui toks modelis gali pakeisti ir palydovų projektavimą. Užuot kiekvieną misiją kūrus kaip izoliuotą aparatą, būtų galima projektuoti standartizuotus mazgus, kurie dalijasi skaičiavimo, ryšio ir stebėjimo užduotimis. Tai primintų debesijos mikroservisus, tik fiziniai „serveriai“ skrietų orbitoje. Jei atsirastų standartai, prie tinklo būtų galima prijungti naujus palydovus neperrašant visos sistemos nuo nulio.

Palydovų tarpusavio koordinacija dar gali sumažinti reakcijos laiką ekstremalių situacijų metu. Jei pirmas palydovas aptinka staigų pokytį, pavyzdžiui, naują gaisro frontą, jis gali iš karto perduoti prioritetą kitam palydovui, kuris netrukus skris virš tos pačios vietos. Taip stebėjimo planas keičiamas ne po kelių valandų antžeminiame centre, o beveik realiu laiku.

Tokiai sistemai reikės ir aiškių taisyklių, kada DI gali savarankiškai keisti misijos planą. Palydovo energija, atmintis ir instrumentų darbo laikas yra riboti, todėl kiekvienas naujas prioritetas turi kainą. Agentinė sistema orbitoje turės optimizuoti ne tik „ką įdomu pamatyti“, bet ir visos misijos resursus.

Daugiau kosminių technologijų naujienų rasite TechNaujienos.lt.