Ziarenka gleby oglądane z kosmosu #TuesdAI

W publikacji:

• Pierwszy nanosatelita „Światowid” polskiej firmy SatRevolution jest już gotowy do wylotu, który nastąpi 17 kwietnia.
• Satelita będzie dokonywał pomiaru jakości gleby na potrzeby nowoczesnego rolnictwa precyzyjnego dzięki algorytmom sztucznej inteligencji zaszytych w oprogramowaniu kolejnej polskiej spółki Silesian Catalysts.

Technologie sektora kosmicznego wspierają analizy lotnicze i rolnictwo precyzyjne

Działalność w tak gwałtownie rozwijającej się branży, jaką jest sektor kosmiczny stawia przed dostawcami urządzeń i rozwiązań szereg wymagań, ale także trzymania najwyższych standardów bezpieczeństwa i rozwoju w zakresie zdolności produkcyjnych.

SatRevolution to polska firma, która działa w branży kosmicznej. Spółka zajmuje się m.in. projektowaniem, produkcją, integracją i testowaniem kompletnych satelitów oraz rozwiązań z zakresu tzw. branży spacetech (technologiom dedykowanym branży kosmicznej). Osią działalności SatRevolution są nanosatelity – urządzenia o wadze od 1 do 10 kilogramów, które dzięki małym gabarytom są znacznie tańsze w produkcji niż masywne satelity. Główną misją firmy jest stworzenie konstelacji nanosatelitów obserwacyjnych Ziemi o nazwie REC (Real-Time Earth-Observation Constellation). Będzie ona dostarczała wysokorozdzielcze zdjęcia całej Ziemi, które będą odświeżane co godzinę. Docelowo, konstelacja składać się będzie z setek satelitów. Pierwszy z nich „Światowid”, jest już gotowy do wylotu i obecnie integrowany z rakietą. Wyniesienie w przestrzeń kosmiczną będzie miało miejsce już 17 kwietnia tego roku.

„Zastosowania konstelacji obserwacyjnej mogą być bardzo szerokie. Zdjęcia wykorzystywane będą przez instytucje państwowe, wojsko czy przedsiębiorstwa prywatne. Dane natomiast mogą być z powodzeniem stosowane m.in. w zarządzaniu kryzysowym, rolnictwie precyzyjnym oraz planowaniu zagospodarowania przestrzennego. Także mieszkańcy mogą pośrednio wykorzystać usługi SatRevolution, m.in. poprzez systemy Smart City, szacowanie cen ubezpieczeń, wycen strat spowodowanych przez żywioły, a także szacowania plonów i zapasów surowców energetycznych” – mówi Radosław Łapczyński, Co-Founder and Chief Science Officer w firmie SatRevolution.

Zegarmistrzowska precyzja dzięki technologiom satelitarnym

Jednym z obszarów, w którym technologie kosmiczne mają szansę nie tylko usprawnić działalność człowieka, ale także poprawić rentowność w perspektywie czasu jest branża agrarna. Wykorzystanie zdjęć satelitarnych pozwoli przyspieszyć efektywność pozyskiwania wiedzy pomocnej do poprawienia gospodarki rolnej.

Silesian Catalysts wspólnie z Microsoft i innymi partnerami technologicznymi rozwija koncepcję Fabryki Przyszłości w obszarze doskonałości operacyjnej produkcji. Kluczowym rozwiązaniem technologicznym firmy jest platforma analizy danych spektralnych Smart Spectroscopy. Połączenie techniki obrazowania satelitarnego SatRevolution z technologią Smart Spectroscopy umożliwia prowadzenie analiz danych spektralnych z pól uprawnych przy wykorzystaniu platformy chmury obliczeniowej Microsoft AZURE. Zastosowanie technologii kosmicznej pozwala na systematyczną analizę i optymalizację stosowanych dotychczas metod w zakresie jakości i czasu działania, ale w perspektywie czasu także całkowitej automatyzacji i przewidywania potrzeb, które mogą się pojawić w oparciu o różne czynniki zewnętrzne.

Platforma Smart Spectroscopy umożliwia pozyskiwanie wiedzy o składzie chemicznym, a tym samym właściwościach, obrazowanego obiektu wyłącznie na podstawie analizy spektralnej światła odbitego od jego powierzchni.

 „Nasza technologia znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach techniki i przemysłu. Wspólnie z SatRevolution opracowaliśmy narzędzie do satelitarnego pomiaru jakości gleby na potrzeby nowoczesnego rolnictwa precyzyjnego. Dotychczas oferowaliśmy Smart Spectroscopy jako narzędzie do zarządzania jakością produkcji w chemicznej Fabryce Przyszłości Microsoft. Należy jednak pamiętać, że nowoczesne rolnictwo wpisuje się również świetnie w szersze rozumienie koncepcji Factory of the Future. W rolnictwie mamy przecież nowoczesne, komunikujące się ze sobą maszyny, wykorzystujemy predictive maintenance a teraz przyszedł czas, aby zająć się optymalizacją dawek nawożenia upraw i lepsze zarządzanie uprawami. Aby to osiągnąć potrzebuje dokładnej wiedzy o stanie pola uprawnego. Nie da się tego uzyskać w wydajny sposób tradycyjnymi metodami. Rozwiązaniem jest połączenie technologii obrazowania satelitarnego, chmury obliczeniowej Microsoft Azure i wiedzy inżynierów chemików zatrudnionych w naszej firmie.” – mówi Paweł Niklewicz, członek zarządu Silesian Catalysts.

Pozyskiwanie tak szczegółowych informacji z analizy spektralnej odbitego światła nie byłoby możliwe bez wykorzystania algorytmów sztucznej inteligencji i dostępności dużej mocy obliczeniowej na żądanie. Smart Spectroscopy oparte jest w 100% na usługach obliczeniowych dostępnych na platformie Microsoft Azure i eksperckiej wiedzy inżynierów Silesian Catalysts. Poza obszarem obrazowania satelitarnego platforma Smart Spectroscopy wykorzystywana jest do zarządzania jakością produkcji procesowej w przedsiębiorstwach z branży spożywczej, chemicznej czy energetycznej. Nie da się dzisiaj zbudować Fabryki Przyszłości bez wykorzystania zaawansowanych narzędzi oceny jakości produktów działających w czasie rzeczywistym i dostarczających informacji do inteligentnego zarządzania procesem produkcji.

Przykładem inteligentnego zarządzania produkcją w rolnictwie jest precyzyjne dobieranie dawki nawozów sztucznych na podstawie danych z obrazowania satelitarnego pól uprawnych. Takie rozwiązanie pozwala optymalizować nawożenie i przy podejściu tradycyjnym nie było możliwe technicznie do przeprowadzenia. Takie podejście do produkcji to prawdziwe Fabryka Przyszłości w branży produkcji żywności.

Oparty w całości na technologii Microsoft Azure produkt pozwala na analizę złożonych zbiorów danych m.in. w zakresie niezbędnych dawek nawozów, ale także monitorowania stopnia nawodnienia pól, skutków suszy etc.

Dane analizowane na krawędzi…satelity

Kluczową zaletą przemawiającą za wykorzystaniem technologii satelitarnych w procesach analizy pól uprawnych jest przyspieszenie czasu pracy. Jednorazowy nalot i wyznaczenie parametrów pracy pozwala nawet na 100-200 krotne przyspieszenie działań.

Co więcej, wykorzystywana w procesie przetwarzania danych i analizy zdjęć satelitarnych na żądanie technologia Azure Stream Analytics wpływa na szybkość i niezawodność działania w czasie rzeczywistym. Uzupełniona o platformę IoT Hub pozwalającą na strumieniowanie danych z różnych czujników technologia pozwala na tworzenie modeli klasyfikacji zdjęć, których nie warto wysyłać na ziemię – np. przez zbyt duże zachmurzenie. Dzięki temu, są one analizowane jedynie na krawędzi sieci – czyli na pokładzie satelity, a większa moc obliczeniowa jest konsumowana jedynie w przypadku tych obrazów, które są przesyłane dalej.

„Skala wyzwań, które obecnie stoją przed sektorem przemysłu i produkcji tworzy konieczność stosowania coraz bardziej zaawansowanej technologii. Cyfryzacja każdego sektora, także rolnictwa przynosi jednak zupełnie nowe możliwości stosowania narzędzi cyfrowych, takich jak m.in. mariaż technologii kosmicznej z rolnictwem precyzyjnym przy wykorzystaniu Internetu rzeczy i analiz big data” – podsumowuje Jarosław Zarychta, Head of Industry Solutions for Manufacturing w Microsoft. „Microsoft wraz z czołowymi partnerami działającymi w Polsce, w tym także z Silesian Catalysts, opracował koncepcję Fabryki Przyszłości, zgodnej z założeniami Przemysłu 4.0, znacznie je rozbudowując. W Fabryce Przyszłości Microsoft, produkcja jest ułatwiona dzięki kompleksowej integracji systemów informatycznych i dostępności wszystkich wymaganych danych. Projekt integruje m.in. takie rozwiązania z jakich korzysta SatRevolution, dzięki którym Klient może budować swoją konkurencyjność na rynku” – dodaje Jarosław Zarychta.