V-kosmose.com

Цифровой двойник Земли, квантовые вычисления и искусственный интеллект

Цифровой двойник Земли, квантовые вычисления и искусственный интеллект

Цифровой двойник Земли поможет визуализировать, отслеживать и прогнозировать естественную и человеческую активность на планете. Модель сможет отслеживать здоровье планеты, моделировать взаимосвязанную систему Земли с поведением человека и поддерживать область устойчивого развития, тем самым укрепляя усилия Европы по улучшению окружающей среды, чтобы реагировать на неотложные вызовы и цели, адресованные Green Deal.

Мероприятие ESA 2020 года началось сегодня утром с серии стимулирующих речей о цифровом двойнике Земли, обновленной информации о Φ-sat-1, которая была успешно запущена на орбиту в начале этого месяца, и новой захватывающей инициативе, связанной с квантовыми вычислениями.

Цифровой двойник Земли

Третье издание Φ-недельного мероприятия, которое является полностью виртуальным, посвящено тому, как наблюдение Земли может внести свой вклад в концепцию цифровой Земли-двойника - динамической цифровой копии нашей планеты, которая точно имитирует поведение Земли. Цифровая Земля-двойник, постоянно получающая данные наблюдений за Землей в сочетании с измерениями на месте и искусственным интеллектом, обеспечивает точное представление прошлых, настоящих и будущих изменений нашего мира.

Сегодняшняя сессия открылась вдохновляющими заявлениями генерального директора ESA Яна Вернера, директора программ по наблюдению за Землей, Йозефа Ашбахера, генерального директора ЕЦСПП, Флоренс Рабье, заместителя генерального директора Европейской комиссии по оборонной промышленности и космосу Пьера Дельсо, а также генерального директора из DG CONNECT Европейской комиссии Роберто Виола.

Пьер Дельсо прокомментировал: «Как недавно повторил президент нашей Комиссии ЕС в своем выступлении о положении дел в ЕС, очевидно, что нам необходимо заняться проблемой изменения климата. Программа Copernicus предлагает нам одни из лучших инструментов, спутников, чтобы дать нам полную картину здоровья нашей планеты. Но космос - это не только инструмент мониторинга, но и прикладные решения для нашей экономики, которые сделают ее более экологичной и цифровой».

Роберто Виола сказал: «Φ-неделя - это неделя революционных технологий, и именно для таких сообществ были разработаны наши европейские программы». Флоренс Рабье добавила: «Машинное обучение и искусственный интеллект могут улучшить реализм и эффективность цифрового двойника Земли - особенно для экстремальных погодных явлений и моделей численного прогноза». Ян Вернер заключил: «Φ-week - прекрасный пример подхода New Space, ориентированного на прорывные инновации, искусственный интеллект, маневренность и гибкость». В течение недели эксперты соберутся вместе, чтобы обсудить роль искусственного интеллекта в концепции цифровой Земли-двойника, ее практическую реализацию, требования к инфраструктуре, необходимые для создания цифровой Земли-двойника, и представят идеи о том, какой вклад могут внести промышленность и научное сообщество.

Ранее в этом месяце, 3 сентября, с европейского космодрома во Французской Гвиане была запущена первая технология искусственного интеллекта (ИИ), установленная на борту европейской миссии наблюдения Земли, ɸ-sat-1. Новаторская технология искусственного интеллекта, являющаяся усовершенствованием миссии Федеративных спутниковых систем (FSSCat), является первым экспериментом по повышению эффективности отправки огромных объемов данных обратно на Землю.

Сегодня ESA, наряду с косинусным дистанционным зондированием, с радостью представляет первый в истории аппаратно-ускоренный ИИ-логический вывод изображений наблюдения Земли на орбитальном спутнике, выполненный глубокой сверточной нейронной сетью, разработанной Пизанским университетом.

ɸ-sat-1 успешно включил предварительную фильтрацию данных наблюдения Земли, так что только релевантная часть изображения с полезной информацией передается на землю, тем самым улучшая использование полосы пропускания и значительно снижая совокупные затраты на нисходящую линию связи.

Первоначальные данные, полученные со спутника по нисходящей линии связи, показали, что алгоритм автоматического обнаружения облаков на базе искусственного интеллекта правильно отсортировал гиперспектральные изображения Земли, полученные с датчика спутника, на облачные и не облачные пиксели.

Массимилиано Пастена, технический специалист Ф-sat-1 в ESA, прокомментировал: «Мы только что вошли в историю космоса».

Сегодняшнее успешное применение технологии искусственного интеллекта Ubotica на базе процессора Intel Movidius Myriad 2 Vision Processing Unit продемонстрировало реальную автономность обработки данных на борту.

Обри Данн, соучредитель и вице-президент по техническим вопросам в Ubotica Technologies, сказал: «Мы очень рады быть ключевой частью того, что, насколько нам известно, является первой демонстрацией ИИ, применяемого к данным наблюдения Земли на летающем спутнике. Это переломный момент как для бортовой обработки спутниковых данных, так и для будущего использования ИИ в орбитальных приложениях».

В качестве общего победителя конкурса Copernicus Masters 2017 года программа FSSCat была предложена испанским Политехническим университетом Каталонии и разработана консорциумом европейских компаний и институтов, включая Tyvak International.

Квантовые вычисления

Также упомянутый в своей вступительной речи сегодня утром, Йозеф Ашбахер сделал специальное объявление относительно новой захватывающей инициативы ESA, «Квантовая инициатива EOP с улучшенным ИИ для EO - QC4EO» в сотрудничестве с Европейской организацией ядерных исследований (CERN).

Квантовые вычисления могут улучшить производительность, снизить вычислительные затраты и решить ранее неразрешимые проблемы наблюдения Земли за счет использования квантовых явлений, таких как суперпозиция, запутанность и туннелирование.

Квантовые вычисления могут улучшить производительность, снизить вычислительные затраты и решить ранее неразрешимые проблемы наблюдения Земли за счет использования квантовых явлений, таких как суперпозиция, запутанность и туннелирование.

Инициатива включает создание квантового потенциала, который будет иметь возможность решать сложные задачи наблюдения Земли с помощью искусственного интеллекта для поддержки таких программ, как Digital Twin Earth и Copernicus. Инициатива будет реализована в Φ-lab - лаборатории ESA при Центре наблюдения Земли ЕКА в Италии, которая воплощает трансформационные инновации в наблюдении Земли. ESA и ЦЕРН налаживают давнее сотрудничество в области технологий и фундаментальной физики. Это сотрудничество будет расширено и увязано с Инициативой ЦЕРН по квантовым технологиям, о которой в июне 2020 года объявила генеральный директор ЦЕРН Фабиола Джанотти.

Благодаря этому партнерству ESA и ЦЕРН создадут новые взаимодействия, опираясь на общий опыт в области больших данных, интеллектуального анализа данных и распознавания образов.

Джузеппе Борги, руководитель лаборатории Φ, сказал: «Квантовые вычисления вместе с искусственным интеллектом, возможно, являются наиболее многообещающим прорывом в компьютерных технологиях. В ближайшие годы мы увидим больше научных дисциплин, связанных с Землей или космосом, в которых будут использоваться современные или будущие методы квантовых вычислений для решения задач геонаук».

Йозеф Ашбахер добавил: «ESA будет использовать широкий спектр специализированных знаний, имеющихся в ESA, и мы займем уникальное положение и возьмем на себя ведущую роль в развитии квантовых технологий в области наблюдения Земли».

Альберто Ди Меглио, координатор Инициативы ЦЕРН по квантовым технологиям, сказал: «Квантовые технологии - это быстро развивающаяся область исследований, и их приложения могут революционизировать наши методы ведения науки. Подготовка к этой смене парадигмы посредством накопления знаний и инструментов имеет важное значение. Это новое сотрудничество в области квантовых технологий имеет большие перспективы».