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Un chip di intelligenza artificiale destinato allo spazio, bombardato da un fascio di radiazioni

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Intel's Myriad 2 Vision Processing Unit during radiation testing for space at CERN. The Myriad 2, designed for artificial intelligence-based image processing, makes use of twin LEON4 integrated circuits, the latest in the LEON family of integrated circuits, developed by ESA with Sweden's Cobham Gaisler company. Copyright CERN/Maximilien Brice

Un team guidato dall’ESA ha sottoposto il nuovo chip di intelligenza artificiale Intel Myriad 2 a uno dei fasci di radiazioni più energetici disponibili sulla Terra. Questo test sulla sua idoneità a volare nello spazio ha avuto luogo al CERN, l’Organizzazione europea per la ricerca nucleare. Il chip di intelligenza artificiale è collegato a sua volta a una famiglia di circuiti integrati sostenuta dall’ESA.

Myriad 2 sfrutta l’intelligenza artificiale per l’elaborazione della visione ad alte prestazioni e bassa potenza. Può essere pre-addestrato per riconoscere particolari caratteristiche e modelli o eseguire un rilevamento 3D approfondito.

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Un chip di ultima generazione

Il chip viene eseguito utilizzando una coppia di controller LEON4 gemelli, l’ultimo della famiglia di circuiti integrati LEON sviluppati dall’ESA con la svedese Cobham Gaisler.

Gli ingegneri dell’ESA sono interessati a sfruttare Myriad 2 per eseguire l’elaborazione delle immagini in orbita sulle future missioni spaziali, riducendo la quantità di dati che devono essere inviati sulla Terra.

“L’intelligenza artificiale è un modo per potenziare le prestazioni di qualsiasi sistema con una telecamera in loop”, spiega Gianluca Furano, ingegnere informatico di bordo dell’ESA.

“Individuando autonomamente la distanza di un oggetto da una fotocamera e quanto velocemente si muove, può consentire di ottenere molte più immagini e migliori. Questo offre anche un mezzo per migliorare la guida, la navigazione e il controllo – ad esempio per catturare detriti spaziali.”

“E potrebbe permetterci di superare il collo di bottiglia delle prestazioni affrontato dagli strumenti di imaging su CubeSats e altri piccoli satelliti. La ridotta larghezza di banda dei dati downlink a causa di una piccola dimensione dell’antenna e livelli di potenza limitati ci impedisce di accedere a tutte le immagini che potremmo acquisire.”

“Myriad 2 richiede meno di un watt di potenza, e permetterebbe agli strumenti anche di identificare autonomamente le caratteristiche di interesse – ad esempio, individuando improvvisi eventi di inondazione o incendi boschivi”.

Testati prima del volo

Come tutti gli hardware candidati per volare nello spazio, deve prima essere testato contro le radiazioni: lo spazio è pieno di particelle cariche in arrivo dal Sole e più lontano nel cosmo. Un accordo con il CERN consente di accedere al fascio più intenso di ioni pesanti ad altissima energia disponibile, a meno di viaggiare in orbita.

L’ESA ha collaborato con la società irlandese Ubotica Technologies per mettere i chip in una beamline sperimentale alimentata dall’acceleratore di particelle Super Proton Synchrotron (SPS). Situato in un tunnel circolare lungo circa 7 km di circonferenza, l’SPS è il secondo acceleratore più grande del CERN dopo il Large Hadron Collider (LHC).

“L’architettura Myriad è stata originariamente sviluppata da una start-up irlandese chiamata Movidius”, aggiunge Gianluca. “Nel 2016, hanno acquistato una licenza da Cobham Gaisler per utilizzare il core LEON4 per il loro microprocessore AI. La società è stata acquisita dal gigante industriale Intel.”

“La loro adozione del core LEON mostra che è stata una buona idea per l’ESA procedere con un microprocessore a architettura aperta. Essendo una piccola azienda, Movidius non voleva legarsi a un’architettura proprietaria che non era libera di modificare, e il fatto che l’architettura LEON fosse progettata per lo spazio significava che la sua alta affidabilità era già dimostrata.”

“È un buon risultato per tutti gli interessati, perché con centinaia e decine di milioni di clienti che utilizzano l’architettura LEON otteniamo una base di utenti più ampia e feedback per migliorare la qualità del design”.

Gli impieghi nello spazio

L’ESA sta studiando vari utilizzi dello spazio per il chip Myriad 2, compreso un volo sul Tyvak Mark-I CubeSat italiano, che trasporterà l’imager iperspettrale HyperScout – una versione potenziata dello strumento autonomo sviluppato da Cosine Research nei Paesi Bassi, già pilotato a bordo del GomX-4B CubeSat – così come il monitoraggio ambientale interno ed esterno della Stazione Spaziale Internazionale.

Viene anche preso in considerazione per l’utilizzo del riconoscimento marittimo delle navi, basato sull’integrazione a bordo dei segnali di “Automatic Identification System” dalle navi.

 

 

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