Česká republika opět ukázala, že ukrývá značný potenciál pro uplatnění v kosmických oborech. Díky startupu Zaitra se letos vypuštěný český CubeSat VZLUSAT-2 dočkal významného vylepšení, které předznamenává možnosti širšího uplatnění umělé inteligence (AI) v kosmonautice. Družice, které ve viditelné části elektromagnetického spektra snímkují Zemi, fotografují zájmovou oblast tak, jak jim předurčuje plán. Jenže počasí často udělá čáru přes rozpočet a družice tak vyfotí pouze mraky. Pozemní týmy však nevědí, jak jejich snímkování dopadlo – podařilo se trefit do mezery mezi mraky a je cílová oblast vyfocená správně, nebo oblačnost částečně, či úplně zakrývá zorné pole? Odpovědi na tyto otázky přichází až když se snímky pošlou na Zemi a operátoři si je mohou prohlédnout. To je ale značně neefektivní postup.

Podle agentury NASA pokrývají mraky s různou intenzitou celých 67 procent povrchu naší planety. Přenosové kapacity jsou však omezené a je proto vhodné s tímto limitovaným zdrojem neplýtvat. Když totiž cennou přenosovou kapacitu využijete ke stažení fotek, které nemají vědecké ani komerční uplatnění, je to škoda. Takové snímky totiž čeká smazání a jejich přenosová kapacita přišla vniveč. Tato problematika se týká všech typů družic – od velkých po malé. Právě CubeSaty navíc často nemají k dispozici rychlou přenosovou linku a stažení jediné fotky se tak může protáhnout klidně i na čtyři dny! V takovém případě opravdu zamrzí, když na toužebně očekávané fotce vidíte jen vrstvu oblačnosti.

Brněnský startup Zaitra se rozhodl, že se tento trend pokusí změnit pomocí metody, která se anglicky označuje onboard data processing. S využitím výpočetních algoritmů s prvky umělé inteligence družice sama prohlédne snímek, který pořídila a zhodnotí, zda je fotka dostatečně kvalitní, nebo ne. Na Zemi tak budou odeslány pouze fotografie, které odpovídají požadavkům. Tím se výrazně ušetří cenná přenosová kapacita. „Nejen pro zemědělce, ekology, obranné a záchranné složky, ale i pro pojišťovny, obchod s komoditami a další subjekty jsou právě satelitní snímky cenným zdrojem informací,“ uvádí tisková zpráva Zaitra, VZLÚ a Eltvor Instruments.

Společnost Zaitra si svůj koncept palubního zpracování snímků s využitím umělé inteligence ověřilo na výše zmíněném českém CubeSatu VZLUSAT-2, který byl na oběžnou dráhu vypuštěn 13. ledna 2022. Tato malá družice s rozměry 3U je (kromě mnoha dalších systémů vybavena i experimentální kamerou od české společnosti Eltvor Instruments. Právě snímky z této kamery má algoritmus s umělou inteligencí analyzovat. „Jedná se o velký úspěch. Od tohoto okamžiku se řadíme mezi malou skupinu zemí, která má na orbitě satelit s umělou inteligencí,” vysvětluje Juraj Dudáš ředitel divize Space VZLÚ.

Zlatým českým ručičkám se ale podařilo i něco navíc. „Podle našich informací je to dokonce světová premiéra – nikdo předtím nepřidal umělou inteligenci až po tom, co byl satelit vypuštěný na oběžnou dráhu. Bylo to možné jen díky spolupráci s VZLÚ a Eltvor,“ říká Marek Marušin, CEO a spolumajitel firmy Zaitra a dodává: „Zpracování dat na orbitě a autonomie družic je přirozeným vývojem, který v budoucnosti sehraje velkou roli – a to nejen na orbitě Země. Pokud chceme osídlit Mars, větší samostatnost a aplikace umělé inteligence je nutnou součástí, neboť signál z Marsu k nám doletí se zpožděním i 20 minut.“ Umělá inteligence se totiž nemusí uplatnit pouze pro rozhodování, zda se snímek pošle na Zemi či smaže. Umělá inteligence otevírá družicím brány nových možností – družice by třeba mohla sama vyhodnotit, že je na kolizním kursu s jiným objektem, vypočítat optimální změnu své dráhy a poté ji realizovat.

Ale zpět k systému pro vyhodnocování fotografií na CubeSatu VZLUSAT-2. Původně se mělo jednat pouze o testování nového algoritmu. Ten se však podle všeho osvědčil natolik, že se stal pevnou součástí české družice. VZLUSAT-2 si tak mohl připsat další splněný bod svého programu. Tato družice má totiž za úkol demonstrovat nové technologie a posouvat je blíže k praktickému uplatnění. To se v případě algoritmu pro palubní zpracování dat, který se nyní využívá v běžném provozu VZLUSAT-2, beze zbytku podařilo.

Zdroje informací:
Tisková zpráva Zaitra, VZLÚ a Eltvor Instruments

Zdroje obrázků:
https://www.vzlu.cz/wp-content/uploads/2022/01/promo-image_20-scaled.jpg