Két diák útja a világűrig
A Pittsburghi Egyetem (University of Pittsburgh) két számítástechnika szakos diákja, Dikchhya és Nischal Kharel nem mindennapi kihívásokkal találkozott: alkalmazásokat fejlesztettek, amelyeket egy, a Földtől 35 786 kilométerre keringő geostacionárius műholdra juttattak fel. Az NSF Center for Space, High-Performance & Resilient Computing (SHREC) és a Lockheed Martin közös projektje keretében lehetőségük nyílt ismereteiket valódi űrbéli körülmények között kamatoztatni.
Külön figyelemre méltó, hogy a két hallgató eredetileg még pályaválasztási bizonytalansággal küzdött; a Swanson School of Engineering elvégzéséhez közeledve Samuel Dickerson professzor ajánlása révén ismerkedtek meg a SHREC központtal. Alan George professzor segítségével gyorsan bekapcsolódtak egy valódi űrkutatási programba Linus Silbernagel doktorandusz és Evan Gretok kutató mellett.
Kis műhold, nagy kihívás
A Lockheed Martin 2022. november 1-jén juttatta Föld körüli pályára az LM LINUSS nevű CubeSatot, amely tesztplatformként szolgál. Ez a műhold geostacionárius pályán kering, vagyis ugyanazzal a sebességgel forog, mint a Föld, így a felszínről nézve mozdulatlannak tűnik. Itt a körülmények sokkal szélsőségesebbek, mint az alacsony Föld körüli pályán lévő műholdak esetében, hiszen több mint 32 ezer kilométerrel távolabb van a felszíntől.
A CubeSatok különösen kicsik, egyes változataik még a 10 cm-t sem érik el. Ez komoly korlátokat szab a számítási kapacitásnak és a memóriának. Bár ezeknek a miniatűr műholdaknak a kamerái olyan hullámhosszakat is látnak, amelyeket az emberi szem nem, az így keletkező gigabájtos képfájlok kezelése és földre küldése jelentős energia- és időpazarlással jár.
Memóriakorlátok leküzdése mesterséges intelligenciával
A diákok mesterséges intelligencia (gépi tanulással támogatott) megoldásokon dolgoztak. Nischal egy CNN JPEG nevű alkalmazás optimalizálásán dolgozott, amely a képadatokat hatékonyan tömöríti. A program jól működött a földi ZCU102 tesztpanelen, azonban a műhold szűkös memóriája egyszerűen túl kicsi volt hozzá.
Dikchhya feladata az volt, hogy egy önálló képosztályozó MI-modellt sikeresen futtasson a műholdon. A modell képes volt a műhold által készített képeket kisebb csempékre bontani és kategorizálni, így csak a valóban érdekes vagy ritka képrészletek jutottak vissza a kutatókhoz, jelentősen csökkentve a felesleges adatok mennyiségét.
Pittsburghből a csillagokig
A ZCU102 panel segítségével Dikchhya végül egy stabilan működő, kis méretű MI-alkalmazást készített, amit a Lockheed Martin sikeresen juttatott fel a LINUSS műholdra. A program ott, a világűr zord körülményei között is gond nélkül működött: az első kategorizált képek megérkezése hatalmas áttörést jelentett mindkettőjük számára.
A fentiek tükrében világosan látszik, hogy a SHREC ipari együttműködései lehetővé teszik, hogy már BSc-hallgatók is részt vehessenek valódi űrmissziókban, amivel gyorsan fejlődhetnek a térinformatika, adattudomány és űrmérnöki pálya irányába. Bár a diákok számára eleinte minden felmerülő akadály ismeretlen volt, a közös munkával valódi tudományos mérföldkövekhez jutottak el – egyszerre tanulva, alkotva és újszerűen közelítve az űrkutatás világához.
