Φανταστείτε να βρίσκεστε σε ένα χωράφι στο Άμστερνταμ και να είστε σε θέση να μετρήσετε με ακρίβεια το ύψος του χόρτου σε ένα χωράφι στο Δουβλίνο. Όχι μόνο μπορεί να χαρτογραφηθεί το ύψος του χόρτου και να γίνουν διακριτές οι παραλλαγές του σε ένα paddock, αλλά μπορεί επίσης να παρακολουθηθεί και πώς αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Αυτή είναι μια εξαιρετική επίδειξη του πώς μπορούν να συνδυαστούν διαστημικές εικόνες με δεδομένα «εδαφικής αλήθειας», μεγεθύνοντας την ισχύ τους.
Αυτό ακριβώς κάνει η start up με την επωνυμία Aspia Space που γεννήθηκε μέσα από μια τυχαία συζήτηση του αστροφυσικού του Πανεπιστημίου του Χέρτφορντσαϊρ Jim Geach και ενός φίλου του αγρότη σε μια παμπ της Κορνουάλης. Ο αγρότης γκρίνιαζε γιατί, παρά την τεχνολογία που είχε στη διάθεσή του, δεν μπορούσε να λάβει ακριβή δορυφορικά δεδομένα για την απόδοση των αγρών του. Ο αστροφυσικός σκέφτηκε τότε πως θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει τους δορυφόρους για να παρακολουθεί με παρόμοιο τρόπο και ανέφελα το πώς αναπτύσσεται η βλάστηση στη Γη και έτσι πήρε την απόφαση να συμμετάσχει στην ίδρυση της start up για να βοηθήσει τους αγρότες να αξιοποιήσουν στο έπακρο τη γη τους. «Οι δορυφόροι παρατήρησης της Γης είναι ουσιαστικά τηλεσκόπια στραμμένα προς τα κάτω», είπε στο WIRED. «Το να κοιτάς έναν γαλαξία μοιάζει με το να κοιτάς ένα χωράφι με γρασίδι ή σιτάρι. Λαμβάνεις παρατηρήσεις που κάτι σου λένε για τις φυσικές ιδιότητες.»
Στόχος της εταιρείας είναι να συλλέγει πληροφορίες για καλλιέργειες, βοσκοτόπια και φυσικούς πόρους, έτσι ώστε οι αγρότες να μπορούν να μεγιστοποιήσουν την παραγωγή τροφίμων. Τα δεδομένα από το διάστημα, πιστεύει ο αστροφυσικός, μπορούν να βοηθήσουν τους ανθρώπους να διαχειρίζονται τη γη τους χωρίς να χρειάζεται να παρακολουθούν επίπονα την ανάπτυξη των καλλιεργειών. Το δε σύστημά του είναι τόσο ακριβές που μπορεί ακόμη και να μετρήσει με ακρίβεια το ύψος των χόρτων σε ένα χωράφι.
Η Aspia Space ιδρύθηκε το 2021 στην Κορνουάλη του Ηνωμένου Βασιλείου και σήμερα διαθέτει πελάτες (αγρότες και κτηνοτρόφους) με σχετικά μεγάλες καλλιεργήσιμες εκτάσεις σε αγροτικές περιοχές και στον παγκόσμιο νότο, σύμφωνα με τον Geach. Ο πρώτος συνεργάτης της Aspia, η εταιρεία αγροτεχνολογίας Origin Digital, εδρεύει στη Βόρεια Ιρλανδία, η οποία με τη σειρά της συνεργάζεται με οργανισμούς που έρχονται σε επαφή με αγρότες και γεωπόνους.
Η Aspia μπορεί να χαρτογραφεί το μέσο ύψος του γρασιδιού και να παρακολουθεί πόσο γρήγορα μεγαλώνει (ή όχι). Κάθε pixel στον χάρτη αντιπροσωπεύει ένα τετράγωνο στη Γη με πλευρά 10 μέτρα. Αυτού του είδους τα δεδομένα μπορούν να υποδείξουν ποιο τμήμα ενός χωραφιού ή λιβαδιού τα πηγαίνει καλά και ποιο είναι ταλαιπωρημένο, πληροφορίες που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν οι αγρότες για να ενημερώσουν τα σχέδια συγκομιδής τους ή οι κτηνοτρόφοι για να μετακινήσουν τα κοπάδια τους.
Πώς λειτουργεί η τεχνολογία
Η Aspia ξεκινά με τη συλλογή δορυφορικών εικόνων μέσω ραντάρ από τους δορυφόρους Sentinel-1 της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος. Στη συνέχεια, ο αλγόριθμος τεχνητής νοημοσύνης που έχει αναπτύξει και που ονομάζεται ClearSky, τις μεταφράζει σε οπτικές εικόνες, καθιστώντας τις ευκολότερες στην ερμηνεία τους. Η ομάδα εκπαίδευσε και βαθμολόγησε τον αλγόριθμο χρησιμοποιώντας δεδομένα «εδαφικής αλήθειας» σχετικά με τα πραγματικά ύψη γρασιδιού που συλλέγονται από την Origin Digital.
Οι άνθρωποι χρησιμοποίησαν ένα εργαλείο που ονομάζεται “rising plate meter” για να μετρήσουν το ύψος και την ποσότητα του γρασιδιού σε ένα paddock και το μετέτρεψαν σε κιλά ξηρής μάζας ανά εκτάριο. Αυτή η μετατροπή επιτρέπει στο ClearSky να μετατρέπει με τη σειρά του τις εικόνες των λιβαδιών σε αξιοποιήσιμα δεδομένα, ειδικά για σημεία όπου δεν υπάρχουν άμεσες μετρήσεις. Τελικά, ο ClearSky είναι σε θέση να κάνει προβλέψεις για το μέλλον της βλάστησης, κάτι που ο Geach πιστεύει ότι θα είναι χρήσιμο για την πρόβλεψη της εξέλιξης καλλιεργειών που μπορεί να ωριμάσουν σύντομα ή αυτών που φαίνεται να παλεύουν με το στρες για νερό.
ΦΩΤΟ: UNSPLASH
Η Aspia Space εντάσσεται στις τάξεις των εταιρειών και των διαστημικών υπηρεσιών που εργάζονται με τηλεπισκόπηση παρακολουθώντας τα φυσικά χαρακτηριστικά των αντικειμένων στο έδαφος, χρησιμοποιώντας αισθητήρες σε δορυφόρους. Η πλειονότητα των δορυφόρων παρατήρησης της Γης, όπως αυτών στο μακροχρόνιο πρόγραμμα Landsat της NASA, χρησιμοποιούν αισθητήρες για οπτικές εικόνες - ουσιαστικά, φωτογραφίες από το διάστημα. Αλλά ανά πάσα στιγμή, η Γη καλύπτεται από σύννεφα, από καπνό και ατμοσφαιρική ρύπανση, που μπορεί να μπλοκάρουν αυτούς τους αισθητήρες και να δημιουργήσουν μεγάλα κενά δεδομένων. Το ραντάρ έχει το πλεονέκτημα να διαπερνά τα σύννεφα, ώστε να μπορεί να παρέχει μια καθαρή εικόνα ανά πάσα στιγμή—ακόμη και σε συνεχώς συννεφιασμένα μέρη της ιρλανδικής επαρχίας.
Οι δορυφορικές εικόνες από ραντάρ περιλαμβάνουν την αποστολή ραδιοκυμάτων και μικροκυμάτων, την αναπήδησή τους από την επιφάνεια της Γης και την ανίχνευση της ηχούς τους. Μπορεί κανείς να αναγνωρίσει ορόσημα σε λήψεις από ραντάρ, αλλά οι εικόνες είναι δύσκολο να ερμηνευτούν χωρίς εμπειρία. Γι' αυτό η Aspia χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο ClearSky για να τις μετατρέπει σε οπτικές εικόνες. Η ανάλυση έχει επίσης σημασία, επομένως η Aspia και άλλοι χρησιμοποιούν συνήθως ραντάρ συνθετικού ανοίγματος ή SAR, το οποίο στέλνει παλμούς ραντάρ πλευρικά. Βάσει αυτής της αρχής πλευρικής σκόπευσης, το ραντάρ επιστρέφει στον αισθητήρα τα σήματα από διάφορα αντικείμενα στη Γη σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Με τον τρόπο αυτό είναι δυνατή η διάκριση των αντικειμένων.
Μερικές εταιρείες της εμπορικής διαστημικής βιομηχανίας έχουν υιοθετήσει το SAR τα τελευταία χρόνια, συμπεριλαμβανομένων των Capella Space και Umbra Space στην Καλιφόρνια και της Φινλανδικής Iceye. Ενώ η Aspia εστιάζει στην ανάλυση δεδομένων από διαστημικές υπηρεσίες σε τροχιά, αυτές οι εταιρείες έχουν τους δικούς τους δορυφόρους και πωλούν ή αδειοδοτούν τα δεδομένα των ραντάρ τους σε άλλους.
Μέχρι πριν από λίγα χρόνια, τα δεδομένα SAR ήταν σε μεγάλο βαθμό διαθέσιμα μόνο σε στρατιωτικές υπηρεσίες και υπηρεσίες πληροφοριών. Αλλά τώρα που οι πελάτες έχουν πρόσβαση σε δεδομένα ραντάρ από ιδιωτικές εταιρείες όπως η Umbra, θα βρουν περισσότερες πιθανές χρήσεις, ιδίως όσον αφορά την ανάλυση.
Η Aspia εργάζεται τώρα για να ενσωματώσει τη γενετική τεχνητή νοημοσύνη στον ClearSky προκειμένου να κάνει προβλέψεις για τη μελλοντική ανάπτυξη των καλλιεργειών και τις ξηρασίες. «Ουσιαστικά, ο ClearSky χρησιμοποιεί τις ίδιες αρχές με το GPT», λέει ο Geach. Ακριβώς όπως μεγάλα γλωσσικά μοντέλα όπως το ChatGPT και το Bard που έχουν απορροφήσει τεράστιες ποσότητες κειμένου από το διαδίκτυο, μπορούν να προβλέψουν μια πιθανή σειρά λέξεων, το ClearSky θα λαμβάνει δορυφορικές εικόνες μιας συγκεκριμένης περιοχής και θα προβλέπει μια σειρά εικόνων που θα ακολουθήσουν. Το μοντέλο ουσιαστικά θα μπορεί να προβλέπει το πώς θα μοιάζει το αύριο!
