◎ Қазақша
Инженерлік жазба

Edge AI спутниктерде қалай жұмыс істейді: сенсор деректерінен Жерге жіберуге дейін

Спутникте Edge AI деректерді жасайтын құралдың жанында жұмыс істейді. Пайдалы нәтиже әрбір өңделмеген өлшемнің ағыны емес, таңдалған кескін, шағын оқиға есебі немесе басымдылық берілген жүктеп алу кезегі болуы мүмкін.

Спутниктегі AI немен ерекшеленеді?

Жердегі AI әдетте өлшемдер деректер орталығына жіберілгеннен кейін басталады. Борттық AI ғарыш кемесінің ішінде сол түсіндірудің бір бөлігін орындайды. Бұл пайдалы жүктеме қол жетімді төмен сілтеме тасымалдай алатыннан көбірек деректерді шығарғанда немесе келесі жердегі контактіге дейін бақылауға басымдық беру пайдалы болғанда көмектеседі.

Бұл жер өңдеу қажеттілігін жоймайды. Оқыту, тәуелсіз бағалау, миссияны жоспарлау және тереңірек талдау әдетте жерде қалады. Борттық модель үлкен өлшемдер мен шешімдер қабылдау құбырының бір бөлігі болып табылады.

АЛУСенсор деректері
ПРОЦЕССАлдын ала өңдеу және қорытынды жасау
БАСЫМДЫҚДүкен және төмен сілтеме

Практикалық борттық өңдеу құбыры

  1. Деректерді алу және уақытты белгілеу. Уақыт белгілерімен, аспап параметрлерімен және ғарыш аппаратының контекстімен кескіндерді немесе өлшемдерді түсіріңіз.
  2. Дәйекті түрде алдын ала өңдеу. Үлгі күткен калибрлеуді, өлшемін өзгертуді, қалыпқа келтіруді немесе төсеуді қолданыңыз. Жаттығу құбырындағы айырмашылықтар нәтижені өзгертуі мүмкін.
  3. Қорытындыны орындау. Орналастырылған үлгіні қолайлы CPU, FPGA немесе үдеткіште орындаңыз. Нейрондық желі ядросын ғана емес, толық өңдеу тізбегін өлшеңіз.
  4. Шешім саясатын қолдану. Үлгі ұпайларын кезек басымдығына, оқиға жазбасына немесе қызығушылық аймағына түрлендіру. Сенімділік шектеулері мен анықталған резервті қосыңыз.
  5. Сақтау және жіберу. Таңдалған деректерді оның метадеректерімен бірге сақтаңыз және оны жоспарланған байланыс терезесінде жіберіңіз. Шешімдерді жергілікті жерде бағалау үшін жеткілікті аудит деректерін сақтаңыз.

Мысал: төмен сілтеме алдында бұлтты скрининг

Бұлтты скрининг үлгісі анық бақылаулар жоғары төмен байланыс басымдылығын алу үшін кескін тақтайшаларына ұпай бере алады. Инженерлік шешім плиткада бұлт бар-жоғы ғана емес: жұқа бұлт, қар, ашық шатырлар және ерекше жарықтандыру түсініксіз жағдайларды тудыруы мүмкін. Миссия белгісіздікпен қалай жұмыс істеу керектігін және бағалау үшін қанша сүзгіден өтпеген деректерді сақтау керектігін таңдауы керек.

ESA Φsat-2 CubeSat Жерді бақылауға арналған борттық AI-ның нақты мысалын ұсынады. Оның сипатталған қолданбаларына бұлтты анықтау, кескінді қысу және кескіндерді карталарға түрлендіру кіреді. Бұл Alvexis ұшу анықтамасы емес, сыртқы миссия мысалы.

Дереккөз: ESA — Φsat-2 енгізу

Басқа пайдалы қолданба үлгілері

  • Жерді қарау үшін миссия анықталған экологиялық оқиғаны қамтитын кескіндерге басымдық беріңіз.
  • Бақылаулар арасындағы өзгерістерді анықтаңыз және сәйкес көріністерге шағын метадеректерді тіркеңіз.
  • Құралдың телеметриясын әдеттен тыс әрекет үшін бақылаңыз және қосымша диагностикалық деректерді сұраңыз.
  • Төменгі ғылыми немесе операциялық тапсырмаға әсерді өлшеу кезінде деректерді қысыңыз немесе таңдаңыз.

Қуат, жад және байланыс бюджеттері бірінші орында

Қолжетімді ең үлкен үлгіден бастаудың орнына миссияға сәйкес келетін үлгіні таңдаңыз. Өңдеу жылдамдығы жад қозғалысымен, кескін буферімен, сақтау жазбаларымен және бір бақылауға жұмсалатын энергиямен қатар қарастырылуы керек. Сәйкес операциялық терезелер кезінде ғана жоспарлау қорытындысы ең жоғары өткізу қабілетінен маңыздырақ болуы мүмкін.

Пайдалы төмен байланысты бағалау - бұл сақталған деректер көлемі тиімді байланыс жылдамдығына, сонымен қатар хаттамаға және жоспарлауға арналған үстеме шығындарға бөлінген. Пайдалы есептеу бағасы өкілетті деректерді пайдалана отырып, толық құбыр үшін энергия мен кідіріс уақытын өлшейді. Ешбір бағаны секундына акселератордың жарнамаланған ең жоғары әрекеттерімен алмастыруға болмайды.

Модельді қалай растау керек?

Күрделі жыл мезгілдерін, жарықтандыру жағдайларын және сенсор артефактілерін қоса, бөлек оқыту және бағалау деректер жиынын пайдаланыңыз. Орналастырылған үлгі пішімін және сандық дәлдікті жоспарланған процессорда тексеріңіз. Ұсынылған жұмыс режимдерінде жалған дабылдарды, өткізіп алған оқиғаларды, сақталған деректер сапасын, кідіріс пен қуатты өлшеңіз.

AI шығыстары шектеулі қолданба логикасы арқылы өтуі керек. Ғарыш кемесі үшін маңызды функциялар үшін үлгі ұпайы дербес әзірленген пәрменді тексеруді және ақаулықтан қорғау архитектурасын айналып өтпеуі керек. Нұсқаланған үлгі бумаларын, белгілі қалпына келтіру кескіндерін және басқарылатын жаңарту процесін сақтаңыз.

Қай жерде Alvexis үлес қоса алады

Alvexis пайдалы жүктемені өңдеу электроникасы, сенсор интерфейстері, ендірілген бағдарламалық қамтамасыз ету және миссия деректерінің жолының айналасындағы прототип интеграциясын қамтуы мүмкін. Бірінші нәтиже келісілген архитектура және өлшенетін прототип жоспары болуы керек. Ұшу біліктілігі таңдалған жабдыққа, орбитаға және миссияға тән болып қалады.