Будущее искусственного интеллекта в спутниковой сфере
Одна из главных тем любой космической конференции сегодня — какое влияние искусственный интеллект (ИИ) может оказать на космические компании с точки зрения повышения эффективности и вывода новых технологий на рынок. Это увлекательный вопрос.
В ходе круглого стола Via Satellite Мариам Кайния, директор по данным и информации Eutelsat, Прашант Марпу, технический директор Space42; Хироаки Нагаи, исполнительный директор и президент инженерной группы космического бизнес подразделения SKY Perfect JSAT и Габриэль Айме, технический директор Spire Global, беседовали о будущем ИИ в спутниковой отрасли.
VIA SATELLITE: Мы видим, как ИИ становится частью мейнстрима. Как ИИ уже влияет на управление вашей группировкой и взаимодействие с клиентами?
Кайния: Eutelsat экспериментирует с ИИ и внедряет его в различных сценариях использования на разных этапах. От инженерной поддержки оптимизации спутникового и наземного сегментов до оптимизации операционной деятельности и поддержки бизнес-планирования — ИИ помогает нам достгать операционной эффективности и улучшать качество услуг для наших клиентов.
Марпу: В области ДЗЗ и геопространственной аналитики ИИ играет центральную роль в создании ценности. Он агрегирует большие потоки данных из космоса, анализирует их в масштабе и генерирует интерпретации, адаптированные к реальным сценариям использования. Эти данные затем используются для принятия решений в области реагирования на стихийные бедствия, обороны, безопасности, городского планирования и устойчивого развития. Скорость и точность, с которыми ИИ объединяет и интерпретирует эти наборы данных, невозможно было бы воспроизвести, если бы эту работу выполняли только люди. То, что раньше занимало недели или месяцы, теперь происходит за считанные секунды. Принятие решений с помощью ИИ помогает нам ещё больше совершенствовать планирование миссий и проведение операций.
В спутниковой связи ИИ быстро меняет принципы работы сетей. Он улучшает обработку сигналов, оптимизирует управление сетями, поддерживает предиктивное обслуживание, а также усиливает защиту от помех и безопасность. Эти преимущества меняют подход к масштабированию и адаптации космической связи.
Нагаи: В последнее время передовые технологии ИИ постепенно внедряются в спутниковые системы, расширяя их возможности управления и мониторинга. ИИ используется не только для анализа данных, но и для автоматизации процессов и повышения общего уровня автономности спутников, что, как ожидается, повысит эффективность и гибкость работы спутников и сетей. Мы считаем, что в ближайшем будущем ИИ станет необходимым инструментом для более сложных программно-управляемых систем управления спутниками и универсальных услуг NTN, соответствующих стандартам 3GPP.
Айме: Наш портфель технологий ИИ играет всё более важную роль как в управлении нашей группировкой, так и в предоставлении аналитических данных клиентам. Поскольку наша группировка настолько сложна, ИИ играет ключевую роль в таких задачах, как планирование спутников и управление восходящими и нисходящими каналами связи в нашей глобальной сети наземных станций, что позволяет нам эксплуатировать нашу группировку с исключительной эффективностью и обеспечивать высочайший в своём классе уровень инноваций. Это настоящее конкурентное преимущество. Не менее важно, что ИИ играет важнейшую роль в обработке огромных объёмов собираемых нами космических данных, от сигналов воздушных судов до радиочастот и метеорологических наблюдений, и в преобразовании их в полезную информацию, чтобы обеспечить максимальную ценность для наших клиентов и улучшить жизнь на Земле с помощью данных из космоса. В авиации, например, он помогает объединять данные ADS-B и метеорологические данные для улучшения прогнозов турбулентности.
VIA SATELLITE: Можете ли вы рассказать о ваших первых шагах в использовании ИИ? Сделали ли вы что-то особенно значимое за последние 12 месяцев, учитывая, что ИИ становится всё более популярным?
Кайния: Мы также изучаем новые сценарии использования ИИ. В конце июня Eutelsat Group была удостоена награды "Выдающийся катализатор технологий во благо" за свою презентацию на форуме TM Forum DTW. Компания представила рабочий IT-прототип, демонстрирующий комплексное решение на базе ИИ для нескольких мультиорбитальных группировок, идеально подходящее для сценариев реагирования на чрезвычайные ситуации. В этом сценарии использования особое внимание уделяется заказу на основе ИИ, динамической оркестровке периферийных сетей, автономным сетям, унифицированным гарантиям, конвергентному биллингу на основе соглашений об уровне обслуживания (SLA) и взаиморасчётам с партнёрами на основе фактического использования.
Марпу: За последние 12 месяцев мы масштабировали и развивали нашу платформу GIQ, ещё больше укрепив наши услуги геопространственной разведки. Мы расширили её охват, интегрировав в Microsoft Azure, сделав её доступной по всему миру, и открыв её торговую площадку, чтобы сторонние разработчики могли монетизировать свои собственные модели ИИ. С точки зрения операционной деятельности, GIQ развивается как национальная платформа для анализа геопространственных данных в рамках нашего партнёрства с Космическим агентством ОАЭ. Она будет играть важнейшую роль в планировании инфраструктуры, регулировании окружающей среды и других областях политики в ОАЭ.
Айме: За последний год мы добились одного из самых значительных успехов в применении ИИ для прогнозирования погоды. Мы запустили две новые модели на базе ИИ — AI-WX, ориентированную на среднесрочные прогнозы, и AI-S2S, охватывающую субсезонный период. Вместе они могут предоставлять точные вероятностные прогнозы на срок до 20 и даже до 45 дней, что является огромным шагом вперёд по сравнению с тем, что было возможно ранее.
Уникальность этих моделей заключается в том, что они сочетают в себе методы ИИ с собственными космическими данными Spire и построены на архитектуре с ускоренным GPU. Это означает, что они могут предоставлять прогнозы с гораздо более высокой скоростью и разрешением, а благодаря ансамблевому подходу клиенты получают не просто один прогноз, а диапазон из 200 вероятностей, который помогает им планировать весь спектр возможных результатов.
VIA SATELLITE: Можете ли вы привести какие-либо практические примеры того, как ИИ вносит вклад в отношения с клиентами или повышает эффективность управления сетями?
Кайния: Один из примеров — прогнозирование оттока клиентов. Мы учитываем весь спектр информации, доступный от нашего партнёра, чтобы выявлять потенциальных клиентов и заблаговременно предупреждать наши коммерческие отделы, чтобы иметь возможность решать проблемы наших клиентов и предотвращать отток. Другой пример — наш агент по инцидентам: мы предоставляем операционную поддержку с помощью интеллектуального инструмента автоматизации, который автоматически классифицирует входящие инциденты и, основываясь на соответствующих рабочих процедурах, рекомендует потенциальное решение, сочетающее автоматизацию и ИИ, основанное на свойствах каждого отдельного инцидента.
Марпу: ИИ помогает нам быстрее обрабатывать данные, чтобы принимать своевременные решения. Это особенно важно во время катастроф, когда своевременная информация может спасти жизни. В Space42 мы работаем над тем, чтобы автономно генерировать и распространять информацию за считанные минуты, а не часы.
Нагаи: В настоящее время наша компания не использует технологии ИИ для предоставления услуг спутниковой связи. В целом, мы видим, что внедрение таких технологий растёт. В частности, ИИ теперь используется для интеллектуальной маршрутизации сигналов, оптимизации распределения полосы пропускания и минимизации помех. Алгоритмы системного обучения могут динамически корректировать параметры связи, обеспечивая оптимальную мощность и качество сигнала в различных регионах.
Айме: Отличный пример — прогнозирование погоды, где ИИ меняет подход к использованию космических данных. Spire собирает атмосферные профили с помощью радиозатмения ГНСС, что даёт уникальную информацию о температуре, давлении и влажности по всему миру. Применив ИИ к этому набору данных, мы смогли построить совершенно новые модели прогнозирования. В этом году мы запустили AI-WX, который предоставляет прогнозы на срок до 20 дней, и AI-S2S, который расширяет предсказуемость до 45 дней. Эффективность этих моделей заключается в том, что они не просто предоставляют один прогноз, а генерируют около 200 различных прогнозов, или "ансамблей". Эти ансамбли предоставляют клиентам диапазон вероятных результатов, что критически важно для планирования в условиях неопределённости. Для таких отраслей, как энергетика, сельское хозяйство и логистика, дополнительное время и точность прогнозирования означают более высокую устойчивость к экстремальным погодным условиям и более эффективное планирование.
VIA SATELLITE: Эксплуатация космических сетей, учитывая наличие объектов на земле и в космосе, — сложная задача. Считаете ли вы, что ИИ может кардинально изменить ситуацию в управлении этими сетями в будущем?
Кайния: В долгосрочной перспективе ИИ может изменить правила игры, особенно если учесть возможное появление агентного ИИ, который сможет принимать автономные решения и совершать автономные действия. Однако для достижения прогресса потребуется вдумчивый и осторожный подход, а также постепенное внедрение и внесение изменений.
Марпу: ИИ будет играть ключевую роль в управлении сетями, особенно в связи с запуском новых группировок. Управление космическими сетями, от наземных до орбитальных, слишком сложно для человека в таком масштабе. Благодаря автономным операционным возможностям ИИ может управлять многоуровневыми, мультиорбитальными группировками в режиме реального времени. Он обеспечивает более эффективную работу сетей, динамическую адаптацию к потребностям и повышает устойчивость к помехам и сбоям.
Айме: У ИИ есть реальный потенциал для того, чтобы кардинально изменить подход к управлению космическими сетями. В целом управление космическими сетями невероятно сложно: необходимо координировать работу орбитальных объектов, наземных станций по всему миру и поток данных между ними. По мере того как искусственный интеллект всё глубже проникает в космические операции, открываются захватывающие перспективы для того, чтобы открыть для отрасли новые возможности и повысить эффективность.
VIA SATELLITE: Учитывая распространение сетей на LEO и тот факт, что в космосе будут находиться десятки тысяч спутников, считаете ли вы, что ИИ окажет большое влияние с точки зрения устойчивого развития и управления трафиком?
Кайния: Да, ИИ будет играть ключевую роль в обеспечении устойчивости и управлении трафиком на всё более загруженной LEO. Он способен прогнозировать потенциальные столкновения, автономно планировать манёвры уклонения и оптимизировать использование орбитальных ресурсов, таких как топливо и электроэнергия. ИИ также может отслеживать состояние спутников, включая приближение окончание их срока службы, что позволяет безопасно переместить их на орбиту захоронения. В целом ИИ повышает безопасность, эффективность и долгосрочную устойчивость космических операций.
Нагаи: Когда речь идет об устойчивости космоса, одной из основных проблем является предотвращение столкновений спутников. Ожидается, что ИИ будет играть роль в анализе и предотвращении столкновений между спутниками.
Айме: Стремительный рост спутниковых группировок на LEO означает, что традиционных подходов к управлению космическим пространством в долгосрочной перспективе будет недостаточно. ИИ может помочь инженерам эффективнее справляться со сложными задачами, открыть новые способы понимания поведения космических аппаратов с течением времени и обеспечить ответственное масштабирование отрасли.
VIA SATELLITE: Можете ли вы дать нам прогноз относительно того, как ИИ может изменить космическую отрасль через пять лет?
Кайния: Учитывая стремительное развитие ИИ, где крупные прорывы происходят практически каждый квартал, очевидно, что эта технология неуклонно трансформирует космическую отрасль. Достижения в области алгоритмов, вычислительных мощностей и интеграции со спутниковыми системами позволяют осуществлять более интеллектуальные, быстрые и автономные операции. В ближайшие пять лет мы ожидаем развитие событий, аналогичное тому, которое произошло в телекоммуникационном секторе - появление автономных группировок, способных оптимизировать работу как космических, так и наземных объектов в режиме реального времени в зависимости от потребностей клиентов. Такие рутинные операции, как удержание на орбите, предотвращение столкновений и распределение ресурсов, могут перейти к операциям "без участия человека", когда ИИ будет управлять ими автоматически. Этот сдвиг повысит эффективность, снизит эксплуатационные расходы и повысит гибкость реагирования услуг.
Марпу: Через пять лет ИИ станет универсальным инструментом для всех отраслей, а геопространственные данные из космоса станут общедоступными. Сегодня для извлечения информации из спутниковых снимков требуются передовые инструменты и технические знания. К 2030 году эти инструменты станут гораздо более удобными для использования, что позволит градостроителям, группам реагирования на стихийные бедствия и другим специалистам взаимодействовать с космическими данными на понятном языке и получать точные ответы в режиме реального времени.
ИИ уже сейчас используется для масштабного предиктивного моделирования, что позволяет обществу предвидеть климатические риски, нехватку ресурсов и нагрузку на инфраструктуру до того, как они материализуются. Эта технология будет становиться всё более доступной, что позволит правительствам моделировать последствия политических решений, прежде чем предпринимать какие-либо действия, а компаниям — интегрировать актуальные данные о Земле в повседневную деятельность.
Нагаи: Передовой ИИ открывает новые возможности для развития спутниковой индустрии. SKY Perfect JSAT стремится развивать технологии анализа изображений с помощью ИИ и интегрировать мультимодальные данные, такие как оптические данные, данные радаров с синтезированной апертурой и лидаров. Это позволяет нам получать более точную и достоверную информацию. Благодаря этим инициативам мы сможем предоставлять космическую информацию различным отраслям в режиме реального времени.
Айме: ИИ уже изменил наш подход к использованию космических данных всего за последний год, поэтому интересно задуматься о том, что может произойти в ближайшие пять лет. Одна из областей, в которой мы уже наблюдаем значительные изменения, — это прогнозирование погоды, где ИИ делает прогнозы более точными, локализованными и применимыми на практике. Такое прогнозирование приносит реальную экономическую выгоду, будь то балансировка энергосетей поставщиками в преддверии экстремальных погодных условий или планирование цепочек поставок с учётом климатических изменений. По мере развития технологий ИИ будет всё активнее использоваться для повышения эффективности и снижения затрат в различных отраслях.
VIA SATELLITE: Наконец, какие тенденции в сфере космоса и искусственного интеллекта вы наблюдаете?
Кайния: Бортовой ИИ и периферийные вычисления, включая орбитальные нейронные сети для моделирования в реальном времени, а также обнаружения и устранения неисправностей, меняют принципы работы спутников. Обрабатывая данные непосредственно в космосе, эти технологии сокращают задержку, ускоряют принятие решений и повышают устойчивость. ИИ также ускоряет предоставление услуг с добавленной стоимостью в различных областях, от ДЗЗ и предиктивного обслуживания до ДЗЗ в реальном времени, предоставляя более своевременную и полезную информацию. Параллельно с этим, автономные операции и интеллектуальные системы управления группировкой позволяют спутникам самостоятельно выполнять критически важные функции, такие как удержание на орбите, предотвращение столкновений, а также регулирование мощности и температуры. Этот переход к автономности снижает потребность в постоянном вмешательстве со стороны наземных служб, повышает эксплуатационную эффективность и позволяет спутниковым группировкам динамически адаптироваться к изменяющимся условиям на орбите.
Марпу: Выделяются три тенденции. Первая — это объединение данных из разных источников. Спутники — лишь одна часть головоломки. ИИ теперь позволяет комбинировать орбитальные снимки с данными воздушных платформ и наземных датчиков для создания живой, динамичной картины нашей планеты. Вторая — это развитие объяснимого ИИ. По мере того, как алгоритмы формируют решения в области обороны, реагирования на стихийные бедствия и обеспечения устойчивости городов, доверие становится первостепенным. Модели, способные обосновать тот или иной вывод, будут пользоваться предпочтением благодаря своей способности к рассуждению. Третья — это переход от анализа к моделированию. ИИ позволяет создавать "цифровых двойников" Земли, способных предсказывать события, будь то наводнения, нехватка продовольствия или перегрузка инфраструктуры, помогая лицам, принимающим решения, с уверенностью готовиться к ним.
Нагаи: Мы считаем, что одним из главных преимуществ ИИ является его непревзойденная способность улучшать обработку информации. Управление космическими активами силами персонала приближается к пределу своих возможностей, что становится актуальной проблемой для космических компаний. Ожидается, что как только приложения ИИ решат эти задачи, спутниковые операции станут более эффективными и доступными, что приведёт к дальнейшему снижению барьеров для входа в космический бизнес.
Айме: По мере роста мощности космических аппаратов технологический стек космических систем будет всё больше конвергировать с технологическим стеком наземных систем. Точно так же, как Tesla можно считать компьютером на колёсах, космический корабль можно будет рассматривать как серверную стойку в космосе. Это очень воодушевляет, так как позволит нам использовать достижения смежных отраслей, осознавая при этом нашу низкую терпимость к неудачам