Era il 2017 quando Hpe, in partnership con la Nasa, sviluppava e lanciava nello spazio Spaceborne Computer per una missione di un anno sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). L’obiettivo era di verificare se i server commerciali disponibili sul mercato a prezzi accessibili e normalmente utilizzati sulla Terra, una volta attrezzati per agire in ambienti sfidanti, potessero resistere a scosse, sollecitazioni e vibrazioni del lancio di un razzo nello spazio e, una volta a destinazione, funzionare correttamente.
Missione compiuta. Il supercomputer, rientrato sulla Terra nel 2018, dopo un viaggio di 615 giorni, si è dimostrato in grado di svolgere le mansioni richieste. Il poc ha affrontato efficacemente la capacità di calcolo e di affidabilità necessarie e prima impossibili da raggiungere a causa degli ambienti ostili con gravità zero e livelli di radiazione elevati come minaccia per le attrezzature IT.
Countdown per la nuova missione
Sulla base della riuscita del primo esperimento, oggi Hpe alza il livello di sfida e prepara una nuova missione. Tutto è infatti pronto per il lancio in orbita di Spaceborne Computer-2, un sistema evoluto che verrà installato sulla stazione spaziale statunitense per i prossimi due o tre anni per una sperimentazione ancora più ampia e innovativa. Il distacco dalla terra di NG-15, questo il nome del veicolo spaziale, è imminente – il 20 febbraio – e si avvicina il countdown per una missione che si preannuncia dagli effetti disrupting.
Ce ne parla in videoconferenza Mark Fernandez, solution architect, Converged Edge Systems di Hpe e principale ricercatore per Spaceborne Computer-2. “Il progetto si realizza attraverso le nostre partnership storiche con la Nasa e l’International Space Station US National Laboratory ed ha una portata rilevante per la vastità delle sue applicazioni e per le implicazioni strategiche future”, spiega l’esperto.
Hpe di fatto porta in orbita per la prima volta in assoluto un avanzato sistema di edge computing commerciale e di intelligenza artificiale che incrementa l’autosufficienza degli astronauti e rende possibile l’elaborazione dei dati in tempo reale direttamente nello spazio.
Le sperimentazioni vanno dall’elaborazione di immagini mediche, al sequenziamento del dna, all’estrapolazione di dati chiave dai sensori remoti e dai satelliti; operazioni nelle quali il time-to-insight si riduce drasticamente da mesi a minuti grazie alla possibilità per gli astronauti di eliminare la latenza e i lunghi tempi di attesa associati all’invio di dati da e verso la terra.
“Siamo pronti a sostenere l’esperienza edge più sfidante – dichiara Fernandez -. Ci imbarchiamo in questa missione insieme alla Nasa e dalla Stazione Spaziale Internazionale per spingere in là i nostri confini nello spazio e aprire una nuova era di insight e opportunità di ricerca per fare scoperte rivoluzionarie per l’umanità. Spaceborne Computer-2 rende l’elaborazione in tempo reale una realtà. In questo modo, gli esploratori spaziali possono cambiare il modo di realizzare la ricerca sulla base di dati prontamente disponibili e migliorare il processo decisionale”.
Spaceborne Computer-2, dotazioni tecniche
Le tecnologie di edge computing che Hpe manda nello spazio sono le stesse disponibili sulla terra. Hpe le ha testate negli ambienti più ostili e remoti della terra – raffinerie di petrolio e gas, impianti di produzione – o in missioni di difesa. “Si potrebbe pensare che le apparecchiature da portare sullo spazio siano molto diverse da quelle usate qui sulla Terra, ma in realtà non è così – spiega Fernandez -. Lo Spaceborne Computer-2 è un computer ad alte prestazioni realizzato con componenti acquistabili sul mercato; la sua principale particolarità è rappresentata dalla case in cui ha è inserito. Nel realizzare un computer destinato allo spazio la prima criticità da affrontare è quella di renderlo resistente alle radiazioni che possono provocare errori di calcolo. Per prevenire questa problematica, Hpe interviene via software. Ovvero, quando i livelli di radiazione sono elevati, il software riduce la potenza del sistema e rallenta la velocità di elaborazione per consentire al sistema di continuare a funzionare correttamente”.
Spaceborne Computer-2 include Hpe Edgeline Converged EL4000 Edge, un sistema robusto e compatto pronto all’uso e già progettato per funzionare negli ambienti edge più duri e raccogliere dati da dispositivi e sensori sparsi a distanza nello spazio.
Spaceborne Computer-2 è anche dotato di Hpe ProLiant DL360, un server industry standard, per ulteriori capacità ad alte prestazioni per affrontare una gamma di workload tra cui edge, Hpc, AI. “Con Hpe Edgeline, forniamo soluzioni appositamente progettate per ambienti ostili. L’edge computing fornisce capacità fondamentali per siti unici che hanno una connettività limitata o assente, dando la possibilità di elaborare e analizzare i dati a livello locale e prendere decisioni critiche rapidamente”, continua Fernandez.
Spaceborne Computer-2 è anche dotato di unità di Gpu per analizzare i dati ad alta intensità di immagini che richiedono una risoluzione maggiore, come le riprese delle calotte polari sulla terra o le radiografie mediche. Un impiego che supporta anche progetti specifici che utilizzano AI e tecniche di machine learning.
Lo scenario delle nuove opportunità
La possibilità di ottenere insight immediatamente utilizzabili apre una serie di opportunità e spazi di applicazione, alcuni forse ancora poco immaginabili, anche a favore della sostenibilità del Pianeta.
Si rende ad esempio possibile il monitoraggio in tempo reale delle condizioni fisiche degli astronauti elaborando raggi X, ecografie e altri dati medici per accelerare i tempi di diagnosi nello spazio. L’analisi a bordo di grandi volumi di dati da sensori remoti è inoltre in grado di verificare molti eventi sulla Terra, come l’andamento del traffico con uno sguardo più ampio sul numero di auto in strada o nei parcheggi, o la qualità dell’aria misurando il livello di emissioni e altri inquinanti nell’atmosfera; o ancora il monitoraggio degli oggetti che si muovono nello spazio e nell’atmosfera, dagli aerei ai missili. Tutte operazioni rese possibili in tempo reale grazie alle centinaia di sensori che la Nasa e altre organizzazioni posizionano sulla ISS e sui satelliti per raccogliere ingenti volumi di dati ma che richiederebbero un’enorme larghezza di banda per l’invio alla terra per essere elaborati, in un ambiente remoto in cui garantire internet veloce è spesso difficile.
Anche la capacità di comprendere i modelli meteorologici per migliorare le previsioni del tempo rappresenta un contesto di applicabilità.
Una molteplicità di obiettivi che per la Nasa rappresentano solo il primo passo verso traguardi ancora più ambiziosi, a sostegno dei viaggi umani nello spazio verso la Luna o Marte.
Microsoft Azure aiuta la sperimentazione
Alcuni progetti sono già una realtà in questa direzione e poggiano sulla collaborazione con Microsoft Azure Space. I ricercatori che a livello globale fanno sperimentazione su Spaceborne Computer-2 hanno infatti l’opportunità di raggiungere rapidamente il cloud di Azure per eseguire un’elaborazione di potenza computazionale o per ritrasmettere i risultati al dispositivo.
Le sperimentazioni di Microsoft Research coinvolgono ad esempio la modellazione e previsione di tempeste di sabbia sulla Terra per migliorare le previsioni future su Marte che possono coprire l’intero pianeta rosso e diminuire la produzione di energia solare, fondamentale per le esigenze energetiche della missione. Valutazione dell’uso di liquidi e dei parametri ambientali coinvolti nella coltivazione di piante nello spazio per supportare le scienze alimentari e della vita, raccogliendo dati dai processi idroponici e confrontandoli con grandi serie di dati sulla Terra; analisi dei modelli di fulmini che innescano gli incendi elaborando i dati raccolti da telecamere 4K che catturano i fulmini sulla terra.
Sulle missioni future, Fernandez non si sbilancia e non dichiara se ci sarà uno Spacebourne Computer-3, ma sottolinea che l’elaborazione locale dei dati sarà sempre cruciale per comunicare più velocemente e più agevolmente con la Terra. L’azienda vuole investire ulteriormente in questa direzione: “In Hpe forniamo l’infrastruttura e vogliamo dimostrare che tutto ciò che sperimentiamo nello spazio sarà possibile anche su un treno ad alta velocità, nelle profondità della crosta terrestre o su una piattaforma di perforazione. Quello che possiamo dimostrare nello spazio, lo possiamo fare anche sulla Terra ”, conclude Fernandez.
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