L’intelligenza artificiale è ovunque nella vita moderna, ma non era ancora arrivata nello spazio ed è Intel ad aver compiuto questo passo.
Infatti, lo scorso 2 settembre un satellite sperimentale delle dimensioni paragonabili a una scatola di cereali è stata lanciato da un razzo insieme ad altri 45 satelliti di dimensioni analoghe. Il satellite, denominato PhiSat-1, è oggi in orbita eliosincrona a 530 km di altitudine e a una velocità di oltre 27.500 km/h.
PhiSat-1 è dotato di una nuova camera termica iperspettrale con elaborazione dei dati gestita da intelligenza artificiale grazie alla VPU Intel Movidius Myriad 2 — lo stesso chip che si trova all’interno di molte smart camera.
PhiSat-1 fa parte di una coppia di satelliti la cui missione è monitorare i ghiacci polari e l’umidità del suolo, oltre che testare i sistemi di comunicazione intersatellite in vista della creazione di una rete di satelliti confederati.
Qual è il primo problema che Myriad 2 sta aiutando a risolvere? La gestione della grande quantità di dati generati da fotocamere ad alta fedeltà come quella impiegata su PhiSat-1.
In ogni dato momento circa 2/3 della superficie del pianeta sono coperti da nuvole e questo significa che vengono scattate numerose immagini inutili, salvate, poi trasmesse a terra utilizzando preziose risorse di banda, di nuovo salvate, infine valutate, ore o giorni dopo, da uno scienziato (o da un algoritmo) su un computer solo per poi essere cancellate.
L’idea sviluppata dal team è stata di utilizzare il processore a bordo del satellite per identificare ed eliminare le immagini oscurate dalle nuvole, risparmiando circa il 30% di banda.
Tuttavia, Myriad 2 non è stata progettata per andare in orbita. Normalmente, i computer utilizzati nei velivoli spaziali utilizzano chip altamente specializzati “a prova di radiazioni” che possono essere fino a due decenni più obsoleti rispetto allo stato dell’arte delle tecnologie disponibili in commercio. Ecco perché finora l’AI non rientrava nell’equazione.
Il team di Ubotica ha quindi svolto un’attività di “caratterizzazione delle radiazioni”, effettuando una serie di test sul chip Myriad per verificare come gestire eventuali errori di calcolo o semplicemente l’usura. Il prodotto di Intel per l’intelligenza artificiale è riuscito a superare tutte le prove cui è stato sottoposto senza richiedere alcuna modifica rispetto alla versione commerciale.
Normalmente gli algoritmi di AI sono costruiti utilizzando grandi quantità di dati da cui “imparare”. Tuttavia, in questo caso si trattava di imparare a comprendere cos’è e cosa non è una nuvola. L’Esa ha quindi dovuto istruire la propria applicazione utilizzando dati sintetici estratti da missioni già esistenti.
Tutte queste attività di integrazione e collaudo di sistemi e software, con il coinvolgimento di sei organizzazioni in tutta Europa, si sono svolte nell’arco di quattro mesi. Purtroppo una serie di eventi non correlati fra loro – ritardi con il razzo vettore, la pandemia covid-19 e venti estivi sfavorevoli – hanno comportato un’attesa di oltre un anno per verificare che PhiSat-1 funzionasse in orbita come programmato.
Il lancio è avvenuto nella Guiana Francese il 2 settembre; da una prima verifica, il satellite ha salvato tutte le immagini e ha registrato ogni decisione presa dall’AI di non registrare immagini di nuvole, in modo che il team a terra potesse verificare che il sistema funzionasse come previsto.
Inviando solo pixel utili, il satellite può ora migliorare l’utilizzo di banda e ridurre significativamente i costi aggregati di downlink, senza parlare del risparmio di tempo per gli scienziati a terra.
In prospettiva futura, le possibilità d’uso di satelliti a basso costo e di piccole dimensioni potenziati dall’intelligenza artificiale saranno innumerevoli, soprattutto considerando che sarà possibile implementare molteplici applicazioni.
Ad esempio, sorvolando zone soggette a incendi boschivi, un satellite li potrà rilevare e informare le autorità nel giro di minuti, invece che di ore. Sorvolando gli oceani, normalmente ignorati, un satellite potrà rilevare navi pirata o incidenti ambientali. Sopra le foreste e le aree agricole il satellite potrà tracciare l’umidità del suolo e la crescita dei raccolti. Sopra il ghiaccio potrà tracciarne lo spessore e le aree di scioglimento, aiutando a monitorare il cambiamento climatico.
Molte di queste possibilità saranno presto testate: l’ESA e Ubotica stanno collaborando a PhiSat-2, che porterà in orbita un’altra Myriad 2. PhiSat-2 sarà in grado di far funzionare applicazioni AI che potranno essere sviluppate, installate, validate e utilizzate sul velivolo spaziale durante il volo attraverso una semplice interfaccia utente.
Per Intel il mercato della intelligenza artificiale applicata a progetti spaziali è ancora un mercato di piccole dimensioni, ma l’impatto potenziale è fuori discussione.
