Gdy na Ziemi trwa walka z koronawirusem, można zapomnieć, że człowiek podbija kosmos. Chyba że pracuje się w KP Labs, spółce założonej w 2016 r. w Gliwicach, która buduje satelitę obserwacyjnego.
- Prace nad budową Intuition-1 trwają od 2018 r., natomiast jego umieszczenie na orbicie zaplanowane jest na 2022 r. Satelitę będzie wyróżniała możliwość przetwarzania danych na orbicie za pomocą sztucznej inteligencji. Zostało nam rok-półtora na prace inżynierskie, bo ostatnie miesiące musimy wykorzystać na oddanie satelity do integratora, który przekaże go firmie odpowiedzialnej za wystrzelenie go na orbitę – mówi Michał Zachara, dyrektor operacyjny KP Labs.
Najbardziej inteligentny
Satelita ma zautomatyzować proces obserwacji Ziemi – dzięki zastosowaniu sztucznej inteligencji (AI) sam podejmie decyzję, jaki obszar zanalizować, będzie przetwarzał zebrane dane na orbicie, a na Ziemię wysyłał już tylko wyniki analiz, co pozwoli oszczędzić czas i energię (okna komunikacyjne są rzadkie, a transfer drogi). Dziś po orbicie okołoziemskiej porusza się tylko jeden satelita wykorzystujący możliwości sztucznej inteligencji – wystrzelony dwa miesiące temu Phi-Sat-1 Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA — European Space Agency). Potrafi on samodzielnie rozpoznać zdjęcia, na których Ziemia jest przysłonięta przez chmury i wysyłać tylko właściwe.
- Intuition-1 ma również udowodnić, że jeśli wgramy na niego nowe algorytmy, cele misji mogą być zmieniane w trakcie jej trwania. Jednym z takich celów może być np. analiza składu gleby, mikro- i makroelementów, która pozwala dobrać nawozy sztuczne – zapewnia Michał Zachara.
Dziś rolnicy samodzielnie pobierają próbki gleby, po kilkanaście z jednego hektara, wysyłają je do laboratorium, a po 2-3 tygodniach dostają informację, które obszary mają więcej potasu, które magnezu itd.
- Proces jest długotrwały i kosztowny. Liczymy, że obserwacja Ziemi i użycie naszych algorytmów będzie szybsze i tańsze. Gdyby się okazało, że rolnicy są zainteresowani takim rozwiązaniem, rozważymy budowę kolejnych satelitów. Najpierw jednak musimy sprawdzić, czy rynek rzeczywiście tego potrzebuje – mówi dyrektor operacyjny KP Labs.
Biznesowe podejście
Spółka biznesowo podchodzi też do budowania satelity, już wykorzystując komercyjnie części niezbędnej technologii.
- Wydzieliliśmy pięć niezależnych produktów, które tworzą tzw. Smart Mission Ecosystem, czyli Ekosystem Inteligentnej Misji – oprogramowanie Oryks, dwa komputery pokładowe: Antylopa i Leopard, algorytmy The Herd oraz system wczesnej integracji Oaza – mówi Michał Zachara.
Całym satelitą i komputerami pokładowymi zarządza Oryks – modułowe oprogramowanie, które łatwo można dostosować do celów misji. Antylopa służy do zarządzania satelitą, a także wykorzystuje AI, żeby poinformować operatora na Ziemi o ryzyku wystąpienia na nim usterki lub innych niepokojących sygnałach. Leopard, starszy brat Antylopy, dzięki dużej mocy obliczeniowej może uruchamiać znacznie bardziej skomplikowane algorytmy, np. służące do detekcji celów na Ziemi lub autonomicznych manewrów na orbicie.
- Ma 30-40-krotnie większą moc obliczeniową niż obecnie dostępne rozwiązania konkurencji i jest prawie 10 razy tańszy od podobnego komputera rozwijanego przez NASA – podkreśla Michał Zachara.
Bardzo duża moc to w przypadku satelity mniej więcej poziom laptopa. Mały satelita ma jednak ograniczony budżet mocy. Energia wytwarzana jest za pomocą paneli słonecznych, więc komputery nie mogą mieć zbyt silnych procesorów, a pobór mocy nie może przekroczyć kilkudziesięciu watów. Większa moc pozwala na wgranie bardziej zaawansowanych algorytmów.
Piąty element systemu to Oaza – część naziemna, dzięki której można szybciej integrować satelitę przed wyniesieniem na orbitę. Przy budowie satelity kluczowy jest moment złożenia wszystkich, często pochodzących od dziesiątek dostawców, podzespołów. Zwykle dzieje się to tuż przed jego wystrzeleniem. Gdy okazuje się, że któryś element nie działa, naprawa jest bardzo kosztowna. Oaza pozwala na symulację działania brakujących podzespołów, by można było przetestować integrację całego systemu już na etapie projektowania satelity.
Światowi klienci
Elementy ekosystemu KP Labs wykorzystuje w projektach realizowanych dla ESA i CSA, kanadyjskiej agencji kosmicznej. Dla ESA pracuje nad algorytmami do rekonstrukcji nadrozdzielczej, czyli poprawy jakości obrazów pochodzących z satelity Sentinel-2, oraz nad algorytmami do segmentacji danych. Dla CSA we współpracy z GSTS, kanadyjską spółką zajmującą się wykrywaniem statków na morzach, testuje algorytmy sztucznej inteligencji opierając się na architekturze Leoparda.
- Razem z norweską firmą Eidel rozpoczynamy dla ESA również projekt Quasar. Jego celem jest stworzenie komputera pokładowego z układami podobnymi do zastosowanych w Leopardzie, który będzie odporny na kwantowe ataki hakerskie. Negocjujemy też z ESA kontrakt na zastosowanie naszych algorytmów AI na Phi-Sat-2. Byłyby odpowiedzialne za historyczną analizę zmian powierzchni lasów na świecie – mówi Michał Zachara.
Budżet KP Labs pochodzi głównie z programów unijnych — łącznie pięciu oraz projektów realizowanych na zlecenie ESA. Na Antylopę spółka otrzymała z NCBR 6,6 mln zł (cały program to 9,6 mln zł), a na centrum badawczo-rozwojowe, siedzibę firmy o powierzchni 2,5 tys. m kw. z pomieszczeniem do integracji podzespołów satelitarnych, laboratorium optycznym i mechanicznym z RPO 6,9 mln zł (cały program 15,4 mln zł). Firma zatrudnia 50 osób, w tymroku przybyło ich 10.
W 2019 r. spółka miała niemal 10,2 mln zł przychodów wobec 10,3 mln zł rok wcześniej, ale zamiast 1,3 mln zł straty zanotowała 107 tys. zł zysku. Jej właścicielem jest Krzysztof Pacan, jej prezes.
Kosmiczne budżety
Nowa propozycja budżetowa Komisji Europejskiej dla unijnego programu kosmicznego to 16 mld EUR, z czego 5,8 mld EUR ma trafić do Copernicusa – programu obserwacyjnego Ziemi. W najbliższych pięciu latach ESA chce przeznaczyć na ten program 2,5 mld EUR.
W 2019 r. działały w Europie 572 firmy zajmujące się wykorzystaniem danych z obserwacji Ziemi, o 11 proc. więcej niż rok wcześniej – wynika z danych EARSC, Europejskiego Związku Firm Teledetekcyjnych. Zatrudniały one ponad 9,8 tys. pracowników wobec 8,4 tys. w 2018 r. Ich przychody urosły o 10 proc. — do 1,38 mld EUR. Pod względem ich liczby Polska zajmuje 7. miejsce z ponad 20 firmami, podczas gdy pierwsza Wielka Brytania ma ich ponad 80. Pod względem liczby pracowników Polska zajmuje 6. pozycję z niemal 500 zatrudnionymi w sektorze, podczas gdy lider, Francja, ma ich 1794 .
Z dofinansowaniem Narodowego Centrum Nauki w 2019 r. zrealizowano w Polsce 77 projektów o tematyce kosmicznej (40 projektów badań podstawowych z dziedziny astronomii i badań kosmicznych oraz 37 z dziedziny nauk o Ziemi). W 2018 r. takich projektów było 43, a w 2017 r. 63. NCBR wsparł 17 projektów dotyczących badań przemysłowych, czyli badań B+R, które kończą się zazwyczaj prototypami urządzeń lub wdrożeniami nowych procesów czy usług.
