Qual é o primeiro satélite alimentado por IA?

Com a IA fazendo avanços em aplicações modernas, de smartphones a drones, os desenvolvedores da Intel Movidius procuraram aplicar essa mesma tecnologia no espaço. A Movidius, uma pequena start-up irlandesa que foi comprada pela Intel em 2016, trabalhou com inúmeras agências e empresas para alimentar o primeiro satélite do mundo que depende de IA para transmitir informações sobre eventos na Terra, como desastres naturais, utilizando uma câmera hiper-espectral e tecnologia inteligente.

Em 2 de setembro, a parceria lançou o PhiSat-1, um satélite que contém uma câmera com capacidades hiper-espectral e térmica e a Myriad 2 Vision Processing Unit (VPU) da Intel Movidius, ou chip "inteligente". O PhiSat-1 e uma versão mais recente, o PhiSat-2 estão preparados para monitorar o gelo polar, a umidade do solo, a atividade do fogo, os navios no mar, o crescimento das plantas e muito mais. Enquanto o processamento inicial de dados será feito em terra para o primeiro satélite, o processo será melhorado na versão mais recente à medida que o sistema de IA "aprende" como fazê-lo. Ambas as versões também testarão e melhorarão os sistemas de comunicação inter-satélite.

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

Intel Movidius' Head of the Technology Office and Chief Drone Pilot, Jonathan Byrne disse à Ctech em uma entrevista sobre o que torna este satélite tão especial.

"A tecnologia utilizada é bastante simples", explicou Byrne, acrescentando que é mais comumente vista em drones, sistemas de câmera e outros dispositivos que requerem baixo consumo de energia. Em 2017, os parceiros começaram a colaborar no projeto, recorrendo à Ubotica Tecnologías, uma empresa espanhola que desenvolveu o quadro para o vôo espacial. Para simular as perigosas condições radioativas no espaço, o chip foi testado no CERN Large Hadron Collider, o maior reator de partículas do mundo localizado na Suíça, e jateado com partículas de alta energia, que conseguiu suportar. "Como os transistores são agora tão pequenos, isso os torna muito vulneráveis à radiação ionizante", disse Bryne.

O projeto do chip para aplicações espaciais é muito limitado porque requer alta qualidade, hardware complexo e as VPUs atuais no espaço estão 20 anos atrás em relação à tecnologia, porque são altamente caros e levam vários anos para serem desenvolvidos, explicou Bryne. "A Myriad 2, é

um chip comercial fora da prateleira. Pegamos um dispositivo que está presente em 99% dos drones e em vez de gastar todo esse dinheiro para desenvolver a tecnologia, utilizamos a tecnologia existente e a aperfeiçoamos", disse ele.

"Nossos processadores usam chips de baixa potência para a pesquisa de operações de satélite em futuras aplicações desta tecnologia, e mostramos que ela pode funcionar também no espaço", disse ele.

O hardware foi projetado para funcionar em múltiplas redes de satélite. A tecnologia de baixa potência tem outras vantagens, por exemplo, não sobreaquece como a maioria dos dispositivos no espaço, sendo energeticamente eficiente.

A Agência Espacial Europeia (ESA) tinha originalmente desenvolvido o processador central LEON4, e abriu este dispositivo para que outros o utilizassem. Movidius usou este design e depois construiu o seu sistema melhorado à sua volta.

Byrne acrescentou que a maioria dos satélites de hoje em dia geram agora enormes quantidades de dados. Como a maioria dos fabricantes de dispositivos inteligentes de hoje, os desenvolvedores estão procurando miniaturizá-los e também reduzir seus custos. A IA trabalha para monitorar as imagens e eliminar a necessidade de análise humana. A câmera espectral do PhiSat-1 é capaz de diferenciar entre nuvens e outros dados, como ocorrências únicas na Terra, como incêndios florestais, e decidir quais informações devem ser enviadas de volta para a Terra Firma. Ela usa redes neurais artificialmente projetadas para processar os dados e reduz a largura de banda da câmera em 60%, tornando-a mais barata para produzir também.

Chefe do Escritório de Tecnologia e Chefe do Piloto Drone da Intel Movidius Jonathan Byrne. Foto: Intel Movidius

"Nosso satélite olha as imagens à medida que são geradas no espaço e decide se nos envia ou não", disse Bryne, acrescentando que isto poderia ser usado para prever vários eventos. Atualmente, o satélite estará trabalhando na detecção de incêndios florestais, aviões de baixo vôo e nuvens. Além disso, ele pode atualizar outras redes de satélite também.

Tipicamente, tais imagens devem ser inspecionadas por humanos primeiro, que então devem alertar as pessoas de que há um incêndio em coordenadas específicas. No entanto, este satélite irá eliminar essa necessidade. "Ele transforma dados brutos em dados acionáveis, e pode notificar as pessoas imediatamente", explicou Bryne.

Técnicos estão agora trabalhando no PhiSat-2 que pode operar sistemas de IA que podem ser instalados em uma interface ainda mais rápida e simples. "Agora conseguimos reduzir a tecnologia ao tamanho de uma caixa de flocos de milho", disse Bryne.

PhiSat-2 está configurado para monitorar embarcações no mar, que dependem de rádios para informar sua posição, detectar gelo e água, ou planos de inundação que não são visíveis para as câmeras de satélite regulares". A câmera hiper-espectral pode ser usada para detectar a proliferação de algas. Os cientistas serão capazes de prever se um campo está em condições ideais se emitir luz infravermelha, e prever futuros danos econômicos e ambientais. Os dados hiper-espectrais podem fornecer detalhes muito específicos a partir de vastos acima da atmosfera da Terra, ao mesmo tempo em que afinam a qualidade também.

Employees at the operations center in Turin, Italy monitor satellites' orbits. Foto: Tim Herman/Intel

Estes satélites não estão apenas a trabalhar para melhorar os dados da Terra, mas também dependem de energia verde - nomeadamente painéis solares - para fazer o trabalho. O PhiSat-1 permanecerá em órbita durante um ano e meio.

Intel Movidius estabeleceu uma parceria com vários grupos europeus para completar o projecto, além da Ubotica e da ESA, incluindo a Universidade de Pisa, Cosine, e Sinergise.

"O campo de detecção remota e observação da Terra está em constante desenvolvimento, e estamos vendo um número crescente de agências usando câmeras ópticas com análise espectral para analisar imagens de locais na Terra, e monitorar o florescimento de algas, camadas de gelo, incêndios, colheitas e muito mais", disse Bryne.

Com a unidade para desenvolver CubeSats de baixo custo, ou satélites miniaturizados, os preços irão descer para cerca de 50.000 dólares, e as câmeras também irão reduzir o tamanho, várias versões podem ser enviadas para o espaço, e monitoradas rotineiramente.

Os chips Movidius são projetados em Leixlip, Irlanda, o único local onde a Intel produz semicondutores fora de Israel e dos EUA.