Obliczenia na granicy kosmosu przyspieszają analizy danych z obserwacji Ziemi
Satelity obserwacji Ziemi, zdolne do rejestrowania zdjęć o wysokiej rozdzielczości przedstawiających atmosferę, ląd i morze w szerokim zakresie promieniowania widzialnego i elektromagnetycznego, gromadzą ogromne ilości danych. Chociaż dane te mogą pomóc w monitorowaniu pożarów lasów, śledzeniu pogody, zarządzaniu rolnictwem i wielu innych dziedzinach, istotne informacje kryją się w ogromnych ilościach surowych danych. „Zanim dane z obserwacji Ziemi będą mogły zostać przetworzone, muszą zostać przesłane z satelity znajdującego się w przestrzeni kosmicznej z powrotem na Ziemię, co może trwać wiele godzin”, wyjaśnia Adèle Hankache, specjalistka ds. mikrousług i architektury natywnej dla chmury we francuskiej firmie Thales Alenia Space(odnośnik otworzy się w nowym oknie). To opóźnienie transmisji tworzy wąskie gardła, które zwiększają rywalizację o przepustowość pobierania danych satelitarnych i ograniczają nasze możliwości ich wykorzystania. Tu do akcji wkracza projekt ORCHIDE(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Wykorzystując podejście znane jako „przetwarzanie brzegowe w kosmosie”, konsorcjum czterech partnerów z Francji, Polski i Rumunii postawiło sobie za cel zmniejszenie tego wąskiego gardła w dziedzinie obserwacji Ziemi poprzez przetwarzanie danych na pokładzie satelitów w momencie ich pozyskania. „Dzięki przetwarzaniu bezpośrednio w przestrzeni kosmicznej możemy zmniejszyć ilość danych przesyłanych na Ziemię i skrócić czas reakcji w zastosowaniach, w których czas ma kluczowe znaczenie, a jednocześnie wzmocnić autonomię technologiczną Europy i jej konkurencyjność w sektorze kosmicznym”, mówi Hankache, pełniąca rolę koordynatorki projektu.
Lekka, bezpieczna platforma unikernel
Sercem projektu jest oparta na sztucznej inteligencji pokładowa platforma koordynacyjna, która umożliwia autonomiczne, bezpieczne i energooszczędne przetwarzanie danych na orbicie. System bazuje na architekturze unikernel i obsługuje lekkie systemy operacyjne, które stają się coraz bardziej powszechne w miarę jak satelity przekształcają się w wielofunkcyjne urządzenia definiowane programowo. „Nasza platforma jest niezależna od oprogramowania i sprzętu, co oznacza, że jest kompatybilna z różnorodnymi platformami brzegowymi i kosmicznymi”, tłumaczy Hankache. Na Ziemi programiści korzystają z opracowanego w projekcie zestawu narzędzi programistycznych (SDK) – pakietu narzędzi diagnostycznych i aplikacyjnych – do tworzenia, pakowania i przygotowywania swoich aplikacji do uruchamiania na pokładzie satelitów. Narzędzia te można również udostępniać za pośrednictwem sklepów z aplikacjami. W ramach projektu opracowano środowisko symulacyjne, które umożliwia testowanie i walidację systemu pokładowego oraz aplikacji użytkowników końcowych przed ich wdrożeniem, co zmniejsza ryzyko związane z rozwojem i dodatkowo ułatwia wdrażanie technologii przetwarzania brzegowego w przestrzeni kosmicznej.
Bardziej wydajne i szybsze usługi obserwacji Ziemi
Od nadzoru morskiego po wykrywanie chmur i pożarów – po wdrożeniu platformy koordynacyjnej będzie ona mogła obsługiwać dowolny przypadek użycia spakowany i przygotowany za pomocą zestawu SDK. Platforma ORCHIDE, opracowana z myślą o bezpieczeństwie i ochronie, dynamicznie zarządza usługami, zasobami pokładowymi i priorytetami zadań. Nieprzetworzone dane obrazów są przetwarzane jeszcze na satelicie, a na ziemię wysyłane są wyłącznie istotne wyniki, co radykalnie zwiększa szybkość dostarczania wniosków. „Nasza platforma powoduje, że systemy i usługi satelitarne są bardziej wydajne i elastyczne – co ma szczególne znaczenie w przypadku monitorowania środowiska i misji reagowania kryzysowego, w przypadku których liczy się każda sekunda”, podsumowuje Hankache. Projekt ORCHIDE zakończył się w maju 2026 r. Od tego czasu do konsorcjum dołączyli nowi partnerzy, aby dalej rozwijać kluczowe wyniki w ramach finansowanego przez UE projektu ORION.
