يُظهر القمر الصناعي الذكي للاستشعار قوة العقول في الفضاء

سيستخدم القمر الصناعي الأوروبي الجديد التعلم الآلي لتوفير معلومات سريعة ومنخفضة التكلفة عن ظروف التربة لتمكين الزراعة الأكثر ذكاءً. المشروع عبارة عن نموذج لما يمكن أن تفعله أجهزة الاستشعار الجديدة وتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي في مركبة لا يزيد حجمها عن صندوق أحذية.

الحوسبة الطرفية هي عبارة رنانة عصرية لتقنية تحويل قوة المعالجة بعيدًا عن مزارع الخوادم على الإنترنت والخروج إلى مكان جمع البيانات. وفقًا للبعض ، فإن الحوسبة المتطورة هي الثورة التكنولوجية العظيمة التالية ، وفي حالة الأقمار الصناعية ، حيث يكون عرض النطاق الترددي للاتصالات محدودًا للغاية ، فقد تكون تحويلية.

سيوفر برنامج القمر الصناعي Intuition-1 التابع لوكالة الفضاء الأوروبية بيانات التربة لدفع مشاريع الزراعة الدقيقة الأوروبية ، والتي تتضمن استخدام الأسمدة فقط عندما وحيثما تدعو الحاجة بدلاً من معالجة حقل بأكمله. تعتبر الزراعة الدقيقة أكثر اقتصادا وأسهل على البيئة – والمصيد هو أنها تتطلب معلومات مفصلة حول ظروف التربة على نطاق صغير. في الوقت الحاضر ، يتضمن تحديد مستويات مغذيات التربة بتفاصيل كافية أخذ عينات من مواقع متعددة وإرسالها إلى المختبر لتحليلها. يستغرق هذا عادةً حوالي ثلاثة أسابيع.

يرى Intuition-1 العالم من خلال مستشعر فائق الطيف ، حيث يرى كل رقعة من التربة بمئات الأطوال الموجية المختلفة في وقت واحد ، ويرى بفعالية نطاقًا أكبر بكثير من الألوان مقارنة بالرؤية البشرية. من خلال مقارنة الصورة بأطوال موجية مختلفة ، يمكن للمحللين استنتاج التركيب الكيميائي.

يقول Zbigniew Kawalec ، الرئيس التنفيذي لشركة QZ Solutions ، وهي شركة لتكنولوجيا المعلومات مقرها في أوبول ، بولندا ، والتي تعمل على تطوير جانب التحليل: “من الممكن تحديد معايير مثل محتوى البوتاسيوم والمغنيسيوم والفوسفور أو الرقم الهيدروجيني للتربة”.

عادة يتم إجراء مثل هذا التحليل على خادم على الأرض. ولكن نظرًا لأن التصوير الفائق الطيفي يتضمن كميات هائلة من البيانات – تشغل صورة لبضعة آلاف من الهكتارات غيغا بايت ، لذلك هناك الكثير مما يجب إرساله إلى الأرض. الحل هو إجراء معالجة التحليل الطيفي على متن الطائرة باستخدام خوارزميات التعلم الآلي الفعالة. ومن ثم فإن كل ما يحتاجه القمر الصناعي هو إرسال نتائجه حول تكوين التربة.

KP Labs ، المتخصصون البولنديون في الأنظمة المستقلة للتطبيقات الفضائية ، طوروا ودربوا نموذجًا أوليًا عمليًا ، للتحقق من الصور الفائقة الطيفية للحقول في جنوب بولندا التي التقطتها الطائرات. يمكن أيضًا استخدام التكنولوجيا للتصوير الجوي ، لكن المطورين يقولون إن القمر الصناعي يمكن أن يغطي مساحة أكبر بكثير بتكلفة إجمالية أقل. ستؤكد المرحلة التالية أن التقنية ستعمل مع الصور الفائقة الطيفية الملتقطة من قمر صناعي.

Intuition-1 عبارة عن 6U أو ست وحدات Cubesat ، مما يعني أنه يعتمد على ست وحدات مكعبة عشرة سنتيمترات (3x2x1). ستقوم بمسح السطح بحجم بكسل يبلغ 30 مترًا ، وستتوفر بيانات التربة في غضون أيام قليلة بدلاً من أسابيع ودون بذل جهد لأخذ عينات التربة ومعالجتها باستمرار. من المقرر إطلاق القمر الصناعي بكاميرا فائقة الطيف ووحدة معالجة البيانات وخوارزميات التعلم الآلي في نهاية عام 2022.

يتم تمويل المشروع من قبل ESA’s Φ-Lab (وضوحا Phi-lab) مهمة لإيجاد طرق مبتكرة لاستخدام الأقمار الصناعية لرصد الأرض. يعتمد العمل على مشروع مختبر سابق استخدم شبكة عصبية للمساعدة في تقييم الجليد البحري ورطوبة التربة ، مما يدل على أن هذا النوع من المعالجة في المدار هو نهج قابل للتطبيق.

يُظهر Intuition-1 مقدار قدرة الحوسبة المتطورة التي يمكن الآن تكثيفها في حزمة صغيرة ، ومن المرجح أن يتبعها جيل جديد من الأقمار الصناعية الذكية التي تستخدم تقنية مماثلة لأنواع أخرى من استشعار الأرض. نهج التعلم الآلي نفسه يحقق بالفعل تقدمًا في تطبيقات الروبوتات الصغيرة الأخرى ، بدءًا من الطائرات بدون طيار في الأسواق الكبيرة إلى المركبات غير المأهولة التي تعمل تحت الماء والتي تُستخدم للعثور على مناجم تحت الماء وحتى الكلاب الآلية للبحث عن الأنفاق تحت الأرض. حيثما يكون الاتصال محدودًا ، فإن الحوسبة المتطورة باستخدام التعلم الآلي خطوات لتنفيذ المعالجة محليًا. وكما يوضح Intuition-1 ، فإن السماء بالتأكيد ليست الحد الأقصى.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *