Przetwarzanie danych na orbicie i możliwość "podpinania" wielu aplikacji – w ramach misji IGNIS

Przetwarzanie danych już na orbicie oraz możliwość "podpięcia" wielu aplikacji – to główne założenia eksperymentu "LeopardISS". Mózgiem całej konstrukcji jest kompaktowa jednostka do przetwarzania danych o wymiarach ok. 10x10x10 cm, która już dotarła na ISS i czeka na załogę polskiej misji.

"LeopardISS" to jeden z 13 eksperymentów w ramach polskiej misji technologiczno-naukowej IGNIS na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Choć start załogi Ax-4 – z polskim astronautą projektowym Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) dr. Sławoszem Uznańskim-Wiśniewskim – odbędzie się 29 maja, to w tym przypadku urządzenie zostało wysłane wcześniejszym lotem. Jednostka dotarła już na ISS, gdzie czeka na załogę Ax-4, która rozpocznie eksperyment.

Samo urządzenie wygląda niepozornie – jest małym sześcianem o boku ok. 10 cm, w obudowie z aluminium. Jego głównym komponentem jest jednostka do przetwarzania danych Leopard. "To drobinka, która ma jednak sporą pamięć i pozwala na uruchamianie najbardziej zaawansowanych algorytmów sztucznej inteligencji" – podkreślił Dawid Lazaj z firmy KP Labs z siedzibą w Gliwicach.

"Właśnie algorytmy sztucznej inteligencji są tutaj kluczowe, ponieważ to one umożliwiają autonomię przetwarzania danych na orbicie" – dodał w rozmowie z PAP.

Jak tłumaczył, w trakcie sesji komunikacyjnych (czyli wtedy, kiedy w trakcie swojego ruchu po orbicie satelita znajduje się w zasięgu nadajników z danego miejsca na Ziemi) można zlecać komputerowi przetwarzanie danych albo ich zestawów, znajdujących się w jego pamięci. "Następnie, kiedy tracimy satelitę z oczu, komputer przetwarza te dane i przy następnej sesji komunikacyjnej dostajemy już wynik. My takich sesji w ciągu dnia mamy kilkanaście, a przerwa między nimi trwa około półtorej godziny" – wyjaśnił.

Takie podejście do przeniesienia znacznej części przetwarzania danych na orbitę i do pewnej autonomii komputera – kontynuował Dawid Lazaj – jest kluczowe w perspektywie rozwoju technologii kosmicznych.

"Wynika to z tego, że coraz więcej danych jest produkowanych na orbicie, a do tego kamery czy sensory są coraz lepsze, a więc i obrazy ważą coraz więcej, co rodzi ogromne wyzwanie w przesyłaniu ich na Ziemię. Przepustowość łącza oczywiście się rozwija, ale nieproporcjonalnie w porównaniu z tym, ile danych jest produkowanych na orbicie. Stąd ten trend" – powiedział.

Jest to też ekonomiczne, ponieważ w trakcie gdy satelita krąży na orbicie i jest poza zasięgiem, komputerowi nie można niczego zlecać, a tak to nauczony algorytmami uczenia maszynowego będzie mógł "spożytkować" ten czas, np. analizując jakość zdjęć (przykładowo kasując te z chmurami zasłaniającymi widok na powierzchnię Ziemi) lub pomniejszać ich rozmiar.

Jednostka do przetwarzania danych wykorzystana w eksperymencie podczas misji IGNIS nie jest przetarciem szlaków, ponieważ od listopada 2023 r. na orbicie znajduje się polski satelita Intuition-1 – z Leopardem właśnie, który cały czas działa i przesyła dane. "To ten sam komponent, czyli ta sama jednostka do przetwarzania danych. Nie chcieliśmy w niego za bardzo ingerować, aby pokazać, że jest modułowy i można go rozszerzać" – powiedział Dawid Lazaj.

Małą, choć znaczącą zmianą jest jednak to, że w przypadku LeopardISS nie ma tam "wgranego" stałego oprogramowania, ale można zdalnie "podpinać" doń kolejne aplikacje.

Pierwszą taką testowaną aplikacją będzie projekt Politechniki Poznańskiej do mapowania obrazów 3D na potrzeby misji łazików planetarnych.

Jeśli testy się powiodą, w przyszłości komputer LeopardISS mógłby na stałe znajdować się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, a różne podmioty będą mogły na jakiś czas "wgrać" do niego swoją aplikację do zbierania badań czy do obserwacji – bez konieczności posiadania swojego "twardego" sprzętu.

Jak podał Dawid Lazaj, komputer ma działać 180 dni w trybie operacyjnym – "więc nawet jeśli będzie jakaś przerwa w działaniu, to liczą się dni pracy".

"LeopardISS" jest już w Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, gdzie czeka na załogę misji IGNIS. Jak tłumaczył Dawid Lazaj, rolą astronautów będzie podpięcie kostki do aparatury, która należy do belgijskiej firmy ICE Cubes Service. Potem będzie już można uruchamiać aplikację.

Jak mówił, jeśli chodzi o samą technologię przetwarzania danych na orbicie, to rozwiązania firmy KP Labs nie są jedyne. "Ale nas wyróżnia ta bardzo kompaktowa jednostka" – podkreślił. Przypomniał też, że polska spółka sektora kosmicznego KP Labs ma już doświadczenie i współpracuje m.in. z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA).

Załogę misji Ax-4, która pod koniec maja poleci na ISS, tworzą: Peggy Whitson (USA) – dowódczyni; Sławosz Uznański-Wiśniewski (Polska/ESA) – specjalista; Shubhanshu Shukla (Indie) – pilot oraz Tibor Kapu (Węgry) – specjalista. Astronauci mają spędzić na stacji 14 dni.

Będzie to kolejna komercyjna załogowa wyprawa realizowana przez Axiom Space. Udział Polaka w misji to rezultat umowy podpisanej między Ministerstwem Rozwoju i Technologii a ESA na przygotowanie i przeprowadzenie polskiej misji naukowo-technologicznej IGNIS na ISS. W przygotowaniach bierze udział także Polska Agencja Kosmiczna (POLSA) jako agencja wykonawcza MRiT.

Dr Sławosz Uznański-Wiśniewski będzie drugim Polakiem w kosmosie.

Agnieszka Kliks-Pudlik (PAP)

akp/ bar/ mhr/