Zraniteľné technológie budú na Zemi chránené pred kozmickým žiarením

Košickí vedci predstavujú unikátny projekt, ktorý bude detegovať a predpovedať narušenia na hranici medzi vesmírom a Zemou zodpovedné za výpadky komunikačného spojenia so satelitmi. Prototyp služby je výsledkom spolupráce medzi Ústavom experimentálnej fyziky SAV, v. v. i. (ÚEF SAV, v. v. i.), Fakultou elektrotechniky a informatiky TUKE a IT spoločnosťou GlobalLogic Slovakia. Ide o prvú takúto spoluprácu v Košiciach, keď vedecká inštitúcia, univerzita a súkromná spoločnosť pracovali na riešení, ktoré financovala a v budúcnosti bude využívať Európska vesmírna agentúra (ESA).

„Máte byť načo hrdí!, povedal nám technický expert z ESA počas záverečnej kontroly projektu. Mňa hlavne teší, že služba, ktorú sme vyvinuli, môže byť užitočná pre celoeurópsku sieť kozmickej bezpečnosti a že sme ju pripravili vďaka veľmi efektívnej spolupráci študentov a odborníkov z oblasti vedy, vzdelávania a IT priemyslu,” zhodnotil Šimon Mackovjak z Oddelenia kozmickej fyziky, ÚEF SAV v. v. i., ktorý zastrešoval vedeckú časť a manažment projektu.

Služba má názov ASPIS (Autonomous Service for Prediction of Ionospheric Scintillation) a jej hlavnou úlohou je monitorovať a predpovedať prítomnosť tzv. ionosferických scintilácií nad daným územím. Ide o riziko, ktorému musia čeliť pozemné prijímače navigačných družíc (napr. GPS alebo Galileo), keď dochádza k poškodeniu alebo až k strate signálu. To môže mať negatívny vplyv na presné určenie polohy alebo času pozemného prijímača, čo je nežiaduce napríklad pre dopravné systémy.

„Efekt scintilácie už určite každý videl. Keď sa napríklad pozeráte na nočnú oblohu, tak sa nám môže zdať, že sa niektoré hviezdy mihotajú. Je to spôsobené poruchami v dolnej zemskej atmosfére, ktoré takto ovplyvňujú viditeľné svetlo prichádzajúce k nám z hviezd. So satelitmi na orbite Zeme komunikujeme pomocou rádiových vĺn, a tie keď prechádzajú cez elektricky nabitú ionosféru – vrchnú vrstvu atmosféry Zeme, tiež môže dochádzať k efektu scintilácie. Tento efekt sa štandardne meria pomocou sietí pozemných prijímačov, my sme využili konkrétne dáta z Kanady. Vyvinuli sme autonómny systém na spracovanie týchto dát a výpočet predpovedí týchto udalostí pomocou strojového učenia,” doplnil kozmický fyzik.

Jeden z inovátorských prvkov služby je využitie strojového učenia na vytváranie predikcií, konkrétne išlo o hlbokú neurónovú sieť s architektúrou LSTM. Vývoj modelu zabezpečoval tím docenta Petra Butku z Katedry kybernetiky a umelej inteligencie FEI TUKE. Vysoko efektívne je tiež využitie tzv. serverless architektúry a cloudovej infraštruktúry, ktorú pripravili IT experti zo spoločnosti GlobalLogic Slovakia.

„Spolupráca medzi takto združenými organizáciami je výnimočná, ale nie je prekvapujúca. Už niekoľko rokov spolupracujeme ako s univerzitou, tak aj so SAV. Cieľom je rýchlejší transfer inovácií medzi zúčastnenými stranami a v neposlednom rade aj zdieľanie poznatkov,” hovorí Tibor Radačovský z GlobalLogic Slovakia, ktorý sa podieľal na vzniku tejto spolupráce.

Spolupráca na 18-mesačnom projekte nie je to jediné, čo jednotlivých aktérov spája. Už niekoľko rokov v Košiciach budujú komunitu, ktorá prepája výskum vesmíru a najmodernejšie IT technológie. Majú za sebou spoločnú organizáciu letných škôl, prezentáciu na EXPO Dubai či publikovanie vedeckých článkov. Aktuálne sa tiež podieľajú na rozbehnutí Východoslovenského vesmírneho klastra.

„Aj keď je naša služba ešte len na úrovni prototypu, je už o ňu záujem od kolegov zo zahraničia. V týchto týždňoch sme ju prezentovali a budeme ďalej diskutovať na seminároch a konferenciách v Nemecku, Holandsku a Francúzsku, kde sa snažíme zozbierať požiadavky priamo od možných používateľov. Následne sa pustíme do ďalšej fázy, aby sme mohli zvýšiť technologickú úroveň a aby sa služba dostala do bežného používania. Aspis bol typ štítu v starovekom Grécku. Veríme, že náš ASPIS môže chrániť zraniteľné technológie pred nebezpečnými prejavmi kozmického počasia. Mám naozaj radosť, že na týchto dôležitých a zároveň technologicky zaujímavých projektoch môžeme pracovať v Košiciach,” uzavrel Šimon Mackovjak.

Prototyp služby je dostupný cez grafické alebo aplikačné rozhranie na https://aspis.services.

 

Prevzaté z Aktuality SAV