NVIDIAのAIが新たなハイパースペクトル画像用超小型衛星を実現

masapoco
投稿日
2023年1月27日 5:37
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NVIDIAのAIモジュールJetson AGX Xavierを搭載したハイパースペクトル画像用超小型衛星の打ち上げが計画されている。

Google Earthで見るような衛星画像は、通常、2Dの平面だ。しかし、この新しい衛星は、専用の光センサーを搭載し、今後5年間、軌道上で3D画像分光を行い、与えられたGPS座標(X、Y、Z)で何が起こっているかを高度な精度で見ることが出来る。この新しい衛星群は、そのセンサー群を利用して、地球上の炭化水素の漏れを監視する予定だ。

Orbital Sidekick(OSK)は、その名の通り、宇宙で相棒のような役割を果たし、人工衛星を使って地球を見守り、安全で持続可能な社会を実現するための技術を創造しているのだ。

サンフランシスコを拠点とするこのスタートアップは、NVIDIA Inceptionプログラムのメンバーであり、商業および政府機関のユーザが、電磁スペクトル全体から収集した情報であるハイパースペクトル情報を用いて、持続可能な運用とセキュリティを最適化できるようにする。

「宇宙ベースのハイパースペクトル情報は、基本的に光のスペクトルを分割するため、航空機を必要とせずに化学的なレベルで何が起こっているかを見ることができます」と、Orbital Sidekick(OSK)のペイロード・エンジニアリング担当副社長のKaushik Bangalore氏は述べている。

OSKのGHOSts衛星は、石油を使用するすべての場所で問題となっている炭化水素の流出を最小限に抑えるのに役立つ。しかし、GHOStsは石油にとって有用なだけではない。NVIDIAによると、化石燃料からのエネルギー移行を加速するために、このプラットフォームは、リチウムやコバルトなどの元素の信号を含む地域のハイパースペクトル インデックスを地図上に表示し、それらと土壌を区別することができるとのことだ。

GHOStsは、NVIDIAのJetson AGX Xavierモジュールを「衛星の端にあるAIエンジン」として使用し、一連のセンサーから収集したハイパースペクトルデータを処理する。AIモジュールを搭載することで、OSKは画像分光のアルゴリズムを解析し、エッジでリアルタイムにリークを検出することができる。そして、GPS地点での漏水の種類、大きさ、緊急性などの洞察を、OSKのプラットフォーム「シグマ・モニター」のユーザーがリアルタイムで画面上で確認できるようにする。

「これまでの業界標準の検出方法は、小型飛行機やパイロットが窓から漏水を確認し、センサーやその他の技術ではなく、訓練された目に頼っていたため、信頼性に欠けていました」とBangalore氏は述べている。

OSKのGHOStsは、パイロットが行うのと同じ作業を、より迅速に、より客観的に、より高い精度で行うことができると、彼は付け加えた。

2018年、OSKの前世代システムが国際宇宙ステーションに打ち上げられた。そのシステムは、NVIDIA Jetson TX2モジュールを使って解析を行っていた。現世代では、OSKはNVIDIA Jetson AGX Orinモジュールを搭載した独自のマイクロサテライトを使用している。また、飛行中の飛行機からハイパースペクトル画像を収集する、航空版のプラットフォームもある。これは、火星探査ローバー「Perseverance」が自社の高感度カメラを使って、どの岩石がどの鉱物でできているかを見分けるのとよく似ている。そして、この技術はSFの宇宙船が実際に惑星や天体を​​スキャンする方法の標準モデルとなることが期待されている。

現在、OSKのミッションは、その「ハイパースペクトルインテリジェンス」を使って地球を周回し、炭化水素やガスの漏れを検出することである。OSKの創設者で最高執行責任者のTushar Prabhakar氏は、「これまで何百ものメタンや液体炭化水素の漏れを検出し、300以上の掘削や建設活動に関連した “侵入事象”を検出しました」と述べている。

「NVIDIA Jetson AGX Xavierを使えば、軌道上の衛星に搭載されたすべてのデータをその同じ軌道内で処理することができ、連続的なデータ取得が可能になります。」

このシステムは、NVIDIA CV-CUDAとCUDA Pythonソフトウェアツールキットを使用して、プラットフォームのデータ処理を高速化しする。そして、それは大量のデータだ。

「ハイパースペクトル画像の最大の課題は、2D視覚データの最大400倍にもなる膨大な量のデータを扱うことです。」と、とBangalore氏は述べている。

もちろん、超微細な画像を持つGHOStsの性能に、アメリカ国防総省は強い関心を寄せている。しかし、この衛星は、パイプラインの事故が本格的なエネルギー危機に発展しないようにするために、そのほとんどの時間を費やしている。最終的には、より安全で持続可能な未来のために、OSKは衛星を使いたいと考えている。

「私たちは、地球をより持続可能な場所にするために、ハイパースペクトルのインテリジェンスを、世界が見たこともないような最高の商業的解像度で実現しようとしています。私たちの技術は、リチウムを発見し、メタンや温室効果ガスが大気中に放出されるのを防ぐことができます。」と、Bangalore氏は述べている。


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