Qual è il primo satellite alimentato dall'intelligenza artificiale?

Con l'AI che fa progressi nelle applicazioni moderne, dagli smartphone ai droni, gli sviluppatori di Intel Movidius hanno cercato di applicare la stessa tecnologia nello spazio. Movidius, una piccola startup irlandese che è stata acquistata da Intel nel 2016, ha lavorato con numerose agenzie e aziende per alimentare il primo satellite al mondo che si basa sull'AI al fine di trasmettere informazioni sugli eventi sulla Terra, come i disastri naturali, utilizzando una telecamera iperspettrale e la tecnologia intelligente.

Il 2 settembre, la partnership ha lanciato PhiSat-1, un satellite che contiene una telecamera con capacità iperspettrali e termiche e Myriad 2 Vision Processing Unit (VPU) di Intel Movidius, o chip "intelligente". PhiSat-1 e una versione più recente, PhiSat-2 sono impostati per monitorare il ghiaccio polare, l'umidità del suolo, l'attività degli incendi, le navi in mare, la crescita delle piante e altro ancora. Mentre l'elaborazione iniziale dei dati sarà fatta a terra per il primo satellite, il processo sarà migliorato nella versione più recente man mano che il sistema AI "impara" a farlo. Entrambe le versioni testeranno e miglioreranno anche i sistemi di comunicazione intersatellitari.

Intel's Myriad 2 Vision Processing Unit sul PhiSat-1. Foto: Tim Herman/Intel

Il capo dell'ufficio tecnologico di Intel Movidius e capo pilota di droni, Jonathan Byrne, ha detto a Ctech in un'intervista cosa rende questo satellite così speciale.

"La tecnologia utilizzata è abbastanza semplice", ha spiegato Byrne, aggiungendo che è più comunemente vista in droni, sistemi di telecamere e altri dispositivi che richiedono un basso consumo energetico. Nel 2017, i partner hanno iniziato a collaborare al progetto, rivolgendosi a Ubotica Tecnologías, una società spagnola che ha sviluppato la scheda per il volo spaziale. Per simulare le pericolose condizioni radioattive nello spazio, il chip è stato testato al Large Hadron Collider del CERN, il più grande reattore di particelle del mondo situato in Svizzera, e fatto esplodere con particelle ad alta energia, che è riuscito a resistere. "Poiché i transistor sono ora così piccoli, questo li rende molto vulnerabili alle radiazioni ionizzanti", ha detto Bryne.

La progettazione di chip per applicazioni spaziali è molto limitata perché richiede un hardware complesso e di alta qualità, e le attuali VPU nello spazio sono 20 anni indietro dal punto di vista tecnologico, perché sono molto costose e richiedono diversi anni di sviluppo, ha spiegato Bryne. "Il Myriad 2, è

un chip commerciale off-the-shelf. Abbiamo preso un dispositivo che è presente nel 99% dei droni e piuttosto che spendere tutti quei soldi per sviluppare la tecnologia, abbiamo utilizzato la tecnologia esistente e l'abbiamo modificata", ha detto.

"I nostri processori utilizzano chip a bassa potenza per la ricerca sulle operazioni satellitari nelle applicazioni future di questa tecnologia, e abbiamo dimostrato che può funzionare anche nello spazio", ha detto.

L'hardware è progettato per funzionare su più reti satellitari. La tecnologia a bassa potenza ha altri vantaggi, per esempio non si surriscalda come la maggior parte dei dispositivi nello spazio, pur essendo efficiente dal punto di vista energetico.

L'Agenzia Spaziale Europea (ESA) aveva originariamente sviluppato il processore LEON4, e aveva aperto questo dispositivo ad altri. Movidius ha usato questo progetto e poi ha costruito il suo sistema migliorato intorno ad esso.

Byrne ha aggiunto che la maggior parte dei satelliti oggi genera enormi quantità di dati. Come la maggior parte dei produttori di dispositivi intelligenti oggi, gli sviluppatori stanno cercando di miniaturizzarli e anche di ridurne i costi. L'AI lavora per monitorare le immagini ed eliminare la necessità di analisi umana. La telecamera spettrale di PhiSat-1 è in grado di distinguere tra le nuvole e altri dati come eventi unici sulla Terra, come gli incendi boschivi, e decidere quali informazioni devono essere inviate a Terra Firma. Utilizza reti neurali artificialmente ingegnerizzate per elaborare i dati e riduce la larghezza di banda della telecamera del 60%, rendendola anche più economica da produrre.

Capo dell'ufficio tecnologico e capo pilota di droni presso Intel Movidius Jonathan Byrne. Foto: Intel Movidius

"Il nostro satellite guarda le immagini mentre vengono generate nello spazio e decide se inviarcele o meno", ha detto Bryne, aggiungendo che questo potrebbe essere usato per prevedere vari eventi. Attualmente, il satellite lavorerà per rilevare incendi boschivi, aerei a bassa quota e nuvole. Inoltre, può aggiornare anche altre reti satellitari.

Tipicamente, tali immagini devono essere prima ispezionate dagli esseri umani, che poi devono avvisare le persone che c'è un incendio a specifiche coordinate. Tuttavia, questo satellite eliminerà questa necessità. "Trasforma i dati grezzi in dati azionabili, e può avvisare le persone immediatamente", ha spiegato Bryne.

I tecnici stanno ora lavorando su PhiSat-2 che può far funzionare i sistemi AI che possono essere installati su un'interfaccia ancora più rapida e semplice. "Ora siamo riusciti a ridurre la tecnologia alle dimensioni di una scatola di cornflakes", ha detto Bryne.

PhiSat-2 è impostato per monitorare le navi in mare, che si affidano alle radio per segnalare la loro posizione, rilevare ghiaccio e acqua, o piani di inondazione che non sono visibili alle normali telecamere satellitari. La telecamera iperspettrale potrebbe essere utilizzata per rilevare le fioriture algali. Gli scienziati saranno in grado di prevedere se un campo è in ottime condizioni se emette luce infrarossa, e prevedere i futuri danni economici e ambientali. I dati iperspettrali possono fornire dettagli molto specifici da molto al di sopra dell'atmosfera terrestre, mentre la qualità viene anche regolata con precisione.

Impiegati del centro operativo di Torino, Italia monitorano i satelliti' orbite. Foto: Tim Herman/Intel

Questi satelliti non stanno solo lavorando per migliorare i dati della Terra, ma si affidano anche all'energia verde - in particolare ai pannelli solari - per svolgere il lavoro. PhiSat-1 rimarrà in orbita per un anno e mezzo.

Intel Movidius ha collaborato con diversi gruppi europei per completare il progetto, oltre a Ubotica e l'ESA, tra cui l'Università di Pisa, Cosine e Sinergise.

"Il campo del telerilevamento e dell'osservazione della terra è in costante sviluppo, e stiamo vedendo un numero crescente di agenzie che utilizzano telecamere ottiche con analisi spettrale per analizzare le immagini di luoghi sulla Terra, e monitorare fioriture algali, lastre di ghiaccio, incendi, coltivazioni e altro ancora", ha detto Bryne.

Con la spinta a sviluppare CubeSats a basso costo, o satelliti miniaturizzati, i prezzi scenderanno a circa 50.000 dollari, e anche le telecamere si ridurranno, più versioni possono essere inviate nello spazio e monitorate regolarmente.

I chip Movidius sono progettati a Leixlip, Irlanda, l'unico luogo dove Intel produce semiconduttori al di fuori di Israele e degli Stati Uniti.