Neuronnät ska tränas i omloppsbana

Bildanalyskretsen Myriad 2 ligger sedan i september i omloppsbana och pekar ut satellitbilder som täcks av moln och därför kan kasseras. I nästa satellit kommer den att tränas för ytterligare uppgifter – efter uppskjutningen.

Esa-satelliten Phisat 1 (Φ-SAT-1) har en unik passagerare, Intels neuronnätskrets Myriad 2. Det är första gången Esa skickar upp en AI-krets i rymden.

Myriadfamiljen är strömsnål och började utvecklas för ett decennium sedan för bland annat smarttelefoner. Turligt nog har det visat sig att Myriad 2, den andra generation av kretsen som släpptes år 2014 i 28 nm, klarar påverkan från den strålning som finns i rymden.

Den var aldrig konstruerad medvetet för detta. Men den godkändes efter ett test i slutet av 2018 då den utsattes för strålning under 36 timmar. Myriad 2 blev därmed högintressant inom flera heta utvecklingsområden, som Space AI, Space Cloud och Satellite-as-a-Service.

Myriad 2 sitter i Esa-satelliten Phisat 1 som sköts upp i omlopp från Franska Guyana den andra september tillsammans med ytterligare 52 satelliter i storlekar som skokartonger. Phisat 1 snurrar nu på 530 km höjd i 28 000 km/h.

Neuronnätskretsen Myriad 2 är den svarta kvadraten på det blå kortet på Hyperscout 2-kameran.

I Phisat 1 är Myriad 2-kortet monterat på Hyperscout 2, en kamera från nederländska Cosine. Det är en så kallad hyperspektral kamera. Sådana mäter intensiteter från fler frekvenser än de tre som kommer ur en vanlig färgkamera, vilket är den typ av bild som Myriad 2 normalt analyserar.

Hyperscout 2 mäter synlig ljus och frekvenser nära infrarött. I likhet med andra nya rymdkameror genererar Hyperscout 2 massor av data. Detta är ett växande problem eftersom bandbredd är kostsam.

Maskininlärning kan vara räddningen. Sensordata kan analyseras i satelliten av neuronnät och deras klassificeringar kan sändas ner istället för rådata.

Detta kan sänka bandbreddskraven med flera magnituder och dessutom spara tid i både överföring och analys. Realtidsuppdrag blir möjliga, där dagens kartläggningar av exempelvis översvämningar mycket väl kan levereras först efter att händelsen är överspelad.

Esa-satelliten Phisat 1 går i en solsynkron bana. Det betyder att den alltid betraktar jorden ur samma vinkel mot solen, vilket underlättar bildanalys.

Myriad 2:s första rymduppdrag blev att identifiera de cirka 30 procent av Hyperscout 2-bilderna som är oanvändbara eftersom att de täcks av moln. Idén är att helt låta bli att skicka ner dem. Under detta första uppdrag skickades bilderna ner ändå, för betygsättning.

Myriad 2 klarade uppdraget trots att den egentligen aldrig tränats ordentligt för det, vilket var ytterligare ett unikt inslag i projektet. Normalt lär sig ett neuronnät sin uppgift genom att råplugga ett omfattande facit av redan klassificerade bilder. Men här fanns det inga sådana eftersom det var kamerans första resa. Istället tränades Myriad 2 på fejkbilder, datorskapade ur bilder från andra kameror.

I efterföljaren Phisat 2 ska Myriad 2 kunna laddas med andra neuronnät för andra klassificeringsuppdrag. Den ska till och med kunna göra träningen i omloppsbana.

Phisat 2 är därmed ett steg i en utveckling som kallas Satellite-as-a-Service och som håller på att omskapa ekonomin kring satellittjänster. När satelliten flyger över ett område med skogsbrand kan den mäta och rapportera utbredningen. Över havet kan den ladda ett annat nät som lokaliserar miljöolyckor eller kapade skepp.

Över skogar och odlingar kan den kartlägga jordfuktighet och tillväxt. Över is kan den samla klimatdata, som istjocklek och utbredning av smältdammar. Och den med fler idéer kan ladda upp nya nät.

Satelliter med andra sensorer och beräkningsresurser är på väg att skickas upp av andra aktörer, samtidigt som det växer fram nya standarder för kommunikation. Utvecklingen pekar mot framäxten av Space Clouds – med servrar uppe i rymden med olika sensor- och beräkningsresurser som kan beställas som tjänster av vem som helst. Apparna för rymdmolnet kan kanske komma att samköra olika typer av satelliter med varandra och på så sätt tillhandahålla tjänster av helt nya slag eller med överlägsen prestanda.