Nvidia poleciała na orbitę. Nie wysyła gigabajtów zdjęć, tylko gotową odpowiedź

Satelita robi zdjęcie pola, ale zamiast wysyłać cały obraz na Ziemię, od razu sprawdza, czy rośliny wykazują nawet najmniejsze oznaki suszy. Może też szukać zmian w kopalni, wody, chmur albo innych obiektów wskazanych wcześniej przez użytkownika. Na dół trafia wtedy wynik analizy, a niekoniecznie cały ciężki plik ze zdjęciem. Tak ma pracować MOI-1A indyjskiego startupu TakeMe2Space, który poleciał na orbitę w misji Transporter-18 SpaceX. W środku znajduje się Nvidia Jetson Orin NX, czyli komputer przeznaczony do wykonywania obliczeń AI bezpośrednio tam, gdzie powstają dane.

To właśnie sprzęt Nvidii znalazł się na pokładzie MOI-1A, niewielkiego 6U CubeSata zbudowanego przez TakeMe2Space z Hajdarabadu. Maszyna waży około 14 kg i ma do dyspozycji 117 TOPS mocy obliczeniowej, 16 GB pamięci oraz 2 TB przestrzeni na dane. Za obliczenia odpowiada Jetson Orin NX, układ przeznaczony do tzw. edge computingu, czyli wykonywania zadań AI bez konieczności ciągłego przesyłania danych do zewnętrznego centrum obliczeniowego.

MOI-1A ma również własną dziewięciokanałową kamerę multispektralną. Według specyfikacji TakeMe2Space obrazuje teren z rozdzielczością około 9 m na piksel przy pasie obserwacji szerokim nieco ponad 19 km. Nie jest więc konkurencją dla najlepszych satelitów wykonujących bardzo szczegółowe zdjęcia miast czy pojedynczych pojazdów. Jego zadaniem jest zebrać dane, natychmiast je przetworzyć i ograniczyć ilość informacji, które później trzeba przesłać przez radio.

Standardowo obserwacja Ziemi wygląda w taki sposób, że satelita wykonuje zdjęcia, zapisuje je w pamięci, a kiedy znajdzie się w zasięgu odpowiedniej stacji naziemnej, zaczyna transmisję. Dopiero później pliki trafiają do serwerów, gdzie są poprawiane, przetwarzane i analizowane.

Największy problem tak naprawdę tkwi w tym, że łącze pomiędzy satelitą a Ziemią ma ograniczoną przepustowość. Kamera może produkować dane szybciej, niż można je przesłać. Do tego dochodzą krótkie okna kontaktu ze stacjami naziemnymi, a klient czasami wcale nie potrzebuje całego zdjęcia. Interesuje go jedna odpowiedź.

Jeżeli firma ubezpieczeniowa chce wiedzieć, które pola zostały zalane, nie zawsze musi pobierać tysiące pełnych obrazów i analizować je dopiero na Ziemi. Model działający na MOI-1A może przejrzeć zobrazowanie na orbicie, wykryć interesujące obszary i przesłać znacznie mniejszy zestaw wyników.

TakeMe2Space przygotowało do tego platformę OrbitLab. Klient może wgrać własny model AI, wskazać interesujący obszar i uruchomić program podczas przelotu satelity. Firma podaje, że przed startem MOI-1A miała już 23 klientów z branż takich jak rolnictwo, górnictwo, logistyka, ubezpieczenia czy systemy informacji geograficznej.

Samodzielna analiza obrazu na orbicie nie jest premierą MOI-1A. W czerwcu opisywaliśmy na Spider’s Web satelitę YAM-9, na którym NASA JPL i Loft Orbital uruchomiły model analizujący zdjęcia jeszcze przed ich przesłaniem na Ziemię. Tam również wykorzystano komputer z rodziny Nvidia Jetson Orin, a model Gemma 3 potrafił na podstawie polecenia wyszukiwać na obrazach określone rodzaje miejsc i infrastruktury.

MOI-1A idzie dalej przede wszystkim od strony użytkowej. TakeMe2Space chce sprzedawać dostęp do obliczeń na orbicie podobnie jak dostęp do serwera w chmurze. Użytkownik nie musi budować swojego satelity ani własnego komputera odpornego na warunki kosmiczne. Ma przygotować program i wykupić czas jego działania na istniejącym sprzęcie.

To jednak nadal mały eksperyment w porównaniu z klasycznym centrum danych, ale świetnie pokazuje, jak może wyglądać część rynku obserwacji Ziemi za kilka lat. Satelita przestaje być wyłącznie kamerą z nadajnikiem. Coraz częściej będzie też komputerem, który sam przygotuje produkt dla klienta.

Nawet najprostsze operacje wykonywane na orbicie mogą oszczędzać sporo transmisji. Zdjęcie całkowicie zasłonięte chmurami często nie ma większej wartości dla odbiorcy zainteresowanego powierzchnią Ziemi. Komputer może je rozpoznać i w ogóle nie wysyłać.

Platforma TakeMe2Space ma pozwalać również na bardziej zaawansowane operacje: wykrywanie wody, obliczanie wskaźników wegetacji, szukanie zmian pomiędzy kolejnymi zdjęciami czy przygotowywanie danych do dalszej analizy. Część korekcji obrazu, która normalnie odbywałaby się dopiero w centrum naziemnym, także może zostać wykonana przed transmisją.

Będzie to szczególnie przydatne, gdy liczy się czas. Informacja o pożarze, powodzi albo nagłej zmianie na obserwowanym terenie może być cenniejsza po kilkunastu minutach niż pełny zestaw zdjęć dostępny wiele godzin później.

Nie jest to przy tym pomysł oderwany od szerszych zmian w branży kosmicznej. Google również wysłało właśnie na orbitę demonstrator Project Suncatcher z układami TPU, a kolejne firmy planują już znacznie większe systemy obliczeniowe działające poza Ziemią.

MOI-1A ma 117 TOPS. Dla niewielkiego satelity to sporo, ale nadal mówimy o komputerze klasy edge, a nie o odpowiedniku ziemskiej serwerowni pełnej akceleratorów AI. Następne maszyny TakeMe2Space mają być jednak większe. Firma zapowiada satelity wyposażone w mocniejsze układy Nvidia Thor, większą pamięć i lepsze kamery. W dalszej perspektywie chce łączyć takie urządzenia w sieć, tak aby obliczenia można było rozdzielać pomiędzy kilka satelitów.

Podobne plany mają już znacznie większe firmy, w tym SpaceX, które zapowiada orbitalne centra danych przeznaczone do pracy z AI. Na razie jednak najpraktyczniejszym zastosowaniem obliczeń w kosmosie może być właśnie przetwarzanie danych produkowanych przez sam satelitę.

Przeczytaj także:

Nie ma przecież większego sensu wozić każdego zdjęcia kilkaset kilometrów w dół tylko po to, aby komputer na Ziemi stwierdził, że 90 proc. pliku jest niepotrzebne. MOI-1A ma sprawdzić, ile z tej pracy można zrobić jeszcze przed naciśnięciem przycisku wyślij.

*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI