一顆名為PhiSat-1的實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星現(xiàn)在正在地球上空大約530公里的太陽(yáng)同步軌道上以超過(guò)27,500公里/小時(shí)的速度運(yùn)行。PhiSat-1搭載了新款高光譜熱像儀，具備機(jī)載AI處理能力，這要?dú)w功于英特爾MovidiusMyriad 2 VPU.

　　如今，從手機(jī)上顯示的娛樂(lè)視頻到激發(fā)人們對(duì)宇宙的探索了解，人工智能在現(xiàn)代生活中已隨處可見(jiàn)。然而遙遠(yuǎn)的太空軌道卻是人工智能尚未進(jìn)入的領(lǐng)域。

　　直到9月2日，人工智能進(jìn)入太空軌道實(shí)現(xiàn)了重要突破——?dú)W洲航天局發(fā)射了一顆大小與臺(tái)式機(jī)相當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)衛(wèi)星，一起發(fā)送的還有45顆同樣大小的衛(wèi)星。這顆名為PhiSat-1的實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星現(xiàn)在正在地球上空大約329英里（530公里）的太陽(yáng)同步軌道上以超過(guò)17,000英里/小時(shí)（27,500公里/小時(shí)）的速度運(yùn)行。

　　PhiSat-1搭載了新款高光譜熱像儀，具備機(jī)載AI處理能力，這要?dú)w功于英特爾？ Movidius? Myriad? 2 VPU，這種芯片與許多智能攝像頭中的芯片，甚至售價(jià)99美元的地球自拍無(wú)人機(jī)的芯片相同。PhiSat-1實(shí)際上是一對(duì)衛(wèi)星中的一顆，用于監(jiān)視極地冰層和土壤水分，同時(shí)還要通過(guò)測(cè)試衛(wèi)星間通信系統(tǒng)來(lái)創(chuàng)建未來(lái)的聯(lián)合衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。

　　Myriad 2幫助解決的第一個(gè)問(wèn)題是什么？衛(wèi)星上的攝像頭會(huì)產(chǎn)生很多數(shù)據(jù)。作為PhiSat-1背后合作的主導(dǎo)方，歐洲航天局（ESA）數(shù)據(jù)系統(tǒng)和機(jī)載計(jì)算負(fù)責(zé)人Gianluca Furano表示：“傳感器產(chǎn)生數(shù)據(jù)的能力每代增加100倍，而我們下載數(shù)據(jù)的能力每代僅增加3、4、5倍?！?/p>

　　另外，地球隨時(shí)都有約三分之二的表面被云層覆蓋。這意味著衛(wèi)星通常會(huì)捕獲并保存大量無(wú)用的云圖像，并通過(guò)有限的下行鏈路帶寬將其發(fā)送到地球，隨后圖像會(huì)被再次保存，由科學(xué)家（或算法）在幾小時(shí)或幾天后通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行審核——最終結(jié)果仍不過(guò)是被刪除。

　　Furano說(shuō)：“智能邊緣，就像西方電影中的天降神兵，拯救了我們。” 團(tuán)隊(duì)一致決定使用機(jī)載處理來(lái)識(shí)別和刪除無(wú)用的云圖像——此舉節(jié)省了大約30%的帶寬。

　　“太空是終極邊緣，” Ubotica（一家機(jī)器人公司）的首席技術(shù)官Aubrey Dunne說(shuō)，該公司與攝像頭制造商cosine密切合作，構(gòu)建并測(cè)試了PhiSat-1的硬件和軟件系統(tǒng)?！癕yriad完全是從頭開(kāi)始設(shè)計(jì)的，它能夠以極低功耗提供卓越的計(jì)算能力，非常適合太空應(yīng)用。”

　　但是，Myriad 2原本不是為了軌道運(yùn)行而設(shè)計(jì)的。Dunne解釋說(shuō)，航天器計(jì)算機(jī)通常會(huì)使用非常專(zhuān)業(yè)的“抗輻射”芯片，這些芯片“可能比最先進(jìn)的商業(yè)技術(shù)落后二十年”。而且人工智能之前一直沒(méi)有用在航天器計(jì)算機(jī)上。

　　因此Dunne和團(tuán)隊(duì)通過(guò)“輻射表征”對(duì)Myriad芯片進(jìn)行了一系列測(cè)試，以確定如何處理航天應(yīng)用中發(fā)生的錯(cuò)誤或磨損。

　　Furano表示，歐洲航天局（ESA）“從未對(duì)這么復(fù)雜的芯片進(jìn)行過(guò)輻射測(cè)試”?！拔覀儾淮_定測(cè)試是否合適……我們還編寫(xiě)了手冊(cè)，記錄如何從頭開(kāi)始對(duì)該芯片進(jìn)行全面的測(cè)試和表征?！?/p>

　　第一項(xiàng)測(cè)試是2018年底在歐洲核子研究組織進(jìn)行的連續(xù)36小時(shí)的輻射束爆破試驗(yàn)。Dunne表示，這次測(cè)試“壓力很大”。但幸運(yùn)的是這次測(cè)試和后續(xù)兩次測(cè)試“結(jié)果十分樂(lè)觀”。Myriad 2直接通過(guò)了測(cè)試，無(wú)需改裝。

　　就這樣，這種低功耗、高性能的計(jì)算機(jī)視覺(jué)芯片驟然準(zhǔn)備就緒，可以到地球大氣層之外去冒險(xiǎn)了。沒(méi)錯(cuò)！但此時(shí)又出現(xiàn)了另一個(gè)挑戰(zhàn)。

　　通常，人工智能算法是使用大量數(shù)據(jù)進(jìn)行“學(xué)習(xí)”來(lái)構(gòu)建或“訓(xùn)練”的——在這種情況下，需要學(xué)習(xí)圖片是否屬于云圖片。但鑒于攝像頭是全新的，“我們沒(méi)有任何數(shù)據(jù)，” Furano說(shuō)?！拔覀儽仨毨脧默F(xiàn)有任務(wù)中提取的合成數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用程序訓(xùn)練?！?/p>

　　這些系統(tǒng)和軟件的集成和測(cè)試由分布在歐洲各地的六個(gè)組織耗時(shí)四個(gè)月完成。歐洲航天局ESA的PhiSat官員Max Pastena表示：“能夠做到如此快速，如此高效的靈活性，在這么短的時(shí)間內(nèi)將所有東西準(zhǔn)備就緒，我們感到非常自豪?！?Furano補(bǔ)充說(shuō)，從航天器開(kāi)發(fā)的角度而言，這么短的時(shí)間“是一個(gè)奇跡”。

　　“英特爾在我們有需要時(shí)、遇到問(wèn)題或不確定時(shí)提供后盾支持?！?Dunne說(shuō)?！拔覀儗?duì)此非常感激?！?/p>

　　遺憾的是，隨著火箭發(fā)射延遲、冠狀病毒肆虐和夏季風(fēng)干擾等一系列事件的接踵而至，團(tuán)隊(duì)不得不等待一年多的時(shí)間才能知道PhiSat-1是否能按計(jì)劃在軌道上運(yùn)行。

　　9月2日，火箭終于在法屬圭亞那成功發(fā)射，這也是由Arianespace太空公司運(yùn)營(yíng)的首例同類(lèi)衛(wèi)星共享發(fā)射。為了進(jìn)行初步驗(yàn)證，該衛(wèi)星保存了所有圖像并記錄了對(duì)每個(gè)圖像制定的云探測(cè)決策，以便地面小組確定機(jī)載電腦的表現(xiàn)可達(dá)預(yù)期。

　　經(jīng)過(guò)三周認(rèn)真觀察，Pastena宣布：“太空的歷史也有我們的一章了?！?/p>

　　歐洲航天局（ESA）宣布，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)“很高興在軌道衛(wèi)星上揭示地球觀測(cè)圖像的首次硬件加速AI推理?！?/p>

　　由于衛(wèi)星僅發(fā)送有用的像素，因此可以“提高帶寬利用率并顯著降低下行鏈路總成本”，還能為地面上的科學(xué)家節(jié)省時(shí)間。

　　展望未來(lái)，低成本的AI增強(qiáng)小型衛(wèi)星的用途數(shù)不勝數(shù)——添加了運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序的能力后尤其如此。

　　英特爾Movidius技術(shù)辦事處負(fù)責(zé)人Jonathan Byrne表示：“衛(wèi)星不僅可以采用專(zhuān)用硬件來(lái)完成特定任務(wù)，還可以切換網(wǎng)絡(luò)?！?Ubotica的Dunne將此稱(chēng)為“衛(wèi)星即服務(wù)”。

　　想想這樣的場(chǎng)景：衛(wèi)星在容易發(fā)生野火的區(qū)域上空飛行，可以在數(shù)分鐘而不是數(shù)小時(shí)內(nèi)發(fā)現(xiàn)火情并通知當(dāng)?shù)鼐仍藛T。在通常被忽略的海洋上空，衛(wèi)星可以發(fā)現(xiàn)行為異常的船只或環(huán)境事故。在森林和農(nóng)場(chǎng)上空，衛(wèi)星可以追蹤土壤濕度和農(nóng)作物的生長(zhǎng)。在冰上，它可以追蹤冰層厚度和正在融冰的池塘，來(lái)幫助監(jiān)測(cè)氣候變化。

　　很多可能性都將很快得到測(cè)試：ESA和Ubotica正在打造PhiSat-2，這顆衛(wèi)星將攜帶另一顆Myriad 2進(jìn)入軌道。PhiSat-2將“能夠運(yùn)行可通過(guò)簡(jiǎn)單的用戶(hù)界面在飛行器運(yùn)行期間進(jìn)行開(kāi)發(fā)、輕松安裝、驗(yàn)證和操作的AI應(yīng)用?！?/p>

　　對(duì)于英特爾來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)需求量較小的市場(chǎng)，但其潛在影響是毋庸置疑的。正如Pastena所說(shuō)，我們最終將能夠把握“地球的脈搏”。