Ο κόσμος είναι ένα μεγάλο σύνολο δεδομένων. Τώρα, πώς το φωτογραφίζουμε αυτό...

Όλοι μας είμαστε εξοικειωμένοι με τις δορυφορικές εικόνες, αλλά αυτό που ίσως δεν ξέρετε είναι ότι ένα μεγάλο μέρος τους είναι ξεπερασμένο. Αυτό συμβαίνει γιατί οι δορυφόροι είναι μεγάλοι και ακριβοί, έτσι δεν υπάρχουν και τόσο πολλοί στο διάστημα. Όπως εξηγεί ο ίδιος σε αυτή τη συναρπαστική ομιλία, ο Νταν Μπέρκενστοκ και η ομάδα του βρήκαν μια διαφορετική λύση, σχεδιάζοντας έναν φτηνό, ελαφρύ δορυφόρο με μια ριζικά νέα προσέγγιση για την φωτογράφηση του τι συμβαίνει στη Γη.

Πριν από πέντε χρόνια,
ήμουν ένας διδακτορικός φοιτητής

που ζούσε δύο ζωές.

Στη μία, χρησιμοποιούσα
υπερυπολογιστές της ΝΑΣΑ

για να σχεδιάσω
ένα διαστημόπλοιο επόμενης γενιάς

και στην άλλη ήμουν
ένας επιστήμονας δεδομένων

που έψαχνε για πιθανούς λαθρέμπορους

ευαίσθητων πυρηνικών τεχνολογιών.

Ως επιστήμονας δεδομένων,
έκανα πολλές αναλύσεις,

κυρίως εγκαταστάσεων,

βιομηχανικών εγκαταστάσεων
σε όλο τον κόσμο.

Πάντα έψαχνα για έναν καλύτερο τρόπο

για να τα συνδυάσω όλα αυτά.

Και μια μέρα, σκεφτόμουν

ότι όλα τα δεδομένα έχουν μια τοποθεσία,

και συνειδητοποίησα ότι η απάντηση

ήταν μπροστά στα μάτια μου.

Αν και ήμουν μηχανικός δορυφόρων,

δεν είχα σκεφτεί να χρησιμοποιήσω
τις δορυφορικές εικόνες

στη δουλειά μου.

Όπως όλοι μας, ήμουν στο διαδίκτυο,

έβλεπα το σπίτι μου,
και σκέφτηκα,

θα μπω και θα κοιτάξω

μερικές εγκαταστάσεις.

Και αυτό που βρήκα
με εξέπληξε.

Οι φωτογραφίες που έβρισκα

ήταν πριν από χρόνια,

και λόγω αυτού,

είχε σχετικά μικρή σημασία

στη δουλειά που έκανα σήμερα.

Αλλά μου κίνησε την περιέργεια.

Οι δορυφορικές φωτογραφίες
είναι κάτι το καταπληκτικό.

Υπάρχουν εκατομμύρια
κι εκατομμύρια αισθητήρων

που μας περιβάλλουν σήμερα,

αλλά υπάρχουν τόσα που δεν γνωρίζουμε
ακόμη σε καθημερινή βάση.

Πόσο πετρέλαιο αποθηκεύεται
σε ολόκληρη την Κίνα;

Πόσο καλαμπόκι παράγεται;

Πόσα καράβια υπάρχουν
στα λιμάνια όλου του κόσμου;

Θεωρητικά, όλες αυτές οι ερωτήσεις

μπορούν να απαντηθούν με τις φωτογραφίες,

αλλά όχι αν είναι παλιές.

Και αν αυτά τα δεδομένα
είναι τόσο πολύτιμα,

τότε πώς και δεν είχα πρόσβαση

σε πιο πρόσφατες εικόνες;

Έτσι η ιστορία ξεκινάει πριν από 50 χρόνια

με την εκτόξευση την πρώτης γενιάς

αναγνωριστικών δορυφόρων
της κυβέρνησης των Η.Π.Α.

Και σήμερα, υπάρχουν μερικά

τρισέγγονα

των μηχανημάτων του Ψυχρού Πολέμου

που τώρα τα λειτουργούν
ιδιωτικές εταιρίες

και προέρχεται η συντριπτική
πλειοψηφία των δορυφορικών εικόνων

που βλέπετε σε καθημερινή βάση.

Αυτή την περίοδο,
το να στείλετε κάτι στο διάστημα,

μόνο ο κάθε πύραυλος που ανεβάζει
τον δορυφόρο εκεί πάνω,

έχει κόστος εκατοντάδες
εκατομμύρια δολάρια,

και αυτό έχει δημιουργήσει
τεράστια πίεση

ώστε να γίνονται αποστολές πιο σπάνια

και για να σιγουρευτείτε
ότι όταν τις κάνετε,

βάζετε όση περισσότερη λειτουργικότητα
μπορείτε εκεί μέσα.

Όλα αυτά έκαναν τους δορυφόρους

πολύ πιο μεγάγους

και πιο ακριβούς,

σχεδόν ένα δισεκατομμύριο, με δις,
δολάρια ανά κομμάτι.

Επειδή είναι τόσο ακριβοί,

δεν υπάρχουν και τόσο πολλοί.

Επειδή δεν υπάρχουν τόσο πολλοί,

οι εικόνες που βλέπουμε
σε καθημερινή βάση

τείνουν να είναι παλιές.

Νομίζω ότι πολλοί
το θεωρούν αστείο,

αλλά για να απεικονίσουμε
πόσο σποραδικά

συλλέγεται ο πλανήτης μας,

έφτιαξα ένα σύνολο δεδομένων
με μερικούς φίλους

με 30 εκατομμύρια εικόνες
που συλλέχθηκαν

από αυτούς τους δορυφόρους
ανάμεσα στο 2000 και το 2010.

Όπως μπορείτε να δείτε με μπλε,
τεράστιες περιοχές στον κόσμο

ίσα ίσα που φαίνονται,
λιγότερο από μία φορά το χρόνο,

και ακόμη και περιοχές
που φαίνονται συχνότερα,

αυτές με κόκκινο, φαίνονται μία φορά
στο τρίμηνο, στην καλύτερη περίπτωση.

Ως απόφοιτοι αεροναυπηγικής,

αυτός ο πίνακας ήταν για μας μια πρόκληση.

Γιατί πρέπει να είναι
τόσο ακριβά αυτά τα πράγματα;

Πρέπει όντως ένας μόνο δορυφόρος
να κοστίζει

όσο τρία αεροσκάφη Jumbo 747;

Δεν υπήρχε τρόπος
να κατασκευαστεί ένα μικρότερο,

πιο απλό, νέο σχέδιο δορυφόρου
που θα επέτρεπε

πιο επίκαιρη απεικόνιση;

Συνειδητοποιώ ότι ακούγεται
κάπως τρελό

ότι θα πηγαίναμε και απλώς

θα αρχίζαμε να σχεδιάζουμε δορυφόρους,

αλλά ευτυχώς είχαμε βοήθεια.

Στα τέλη της δεκαετίας του '90,
μερικοί καθηγητές

πρότειναν ένα σχέδιο
για ριζική μείωση της τιμής

της αποστολής αντικειμένων στο διάστημα.

Δηλαδή ωτοστόπ μικρών δορυφόρων

μαζί με πολύ μεγαλύτερους δορυφόρους.

Αυτό έριξε εκατό φορές το κόστος
της αποστολής αντικειμένων

εκεί πάνω,

και ξαφνικά μπορούσαμε
να πειραματιστούμε,

να ρισκάρουμε λιγάκι,

και να καινοτομήσουμε πολύ περισσότερο.

Και μια νέα γενιά
μηχανικών και επιστημόνων,

κυρίως από τα πανεπιστήμια,

άρχιζαν να εκτοξεύουν
αυτούς τους πολύ μικρούς,

δορυφόρους στο μέγεθος ψωμιέρας,
που ονομάζονται CubeSats.

Κατασκευάστηκαν
με ηλεκτρονικά που προμηθεύτηκαν

από κατάστημα ηλεκτρικών αντί από την
εταιρία αεροναυπηγικής Lockheed Martin.

Χρησιμοποιώντας αυτά που μάθαμε
από τις πρώιμες αποστολές,

οι φίλοι μου κι εγώ
αρχίσαμε μία σειρά από σχέδια

για τον δικό μας
σχεδιασμό δορυφόρου.

Δεν μπορώ να θυμηθώ
μια συγκεκριμένη μέρα

όπου πήραμε μια συνειδητή απόφαση

ότι πραγματικά θα πηγαίναμε
και θα τα κατασκευάζαμε,

αλλά μόλις μας μπήκε η ιδέα

του κόσμου ως ένα σύνολο δεδομένων,

της δυνατότητας καταγραφής
εκατομμυρίων σημείων δεδομένων

σε καθημερινή βάση περιγράφοντας
την παγκόσμια οικονομία,

της δυνατότητας αποκάλυψης
δισεκατομμυρίων συνδέσεων

που μεταξύ τους
δεν είχαν βρεθεί μέχρι τότε,

απλώς φάνηκε βαρετό

να δουλέψουμε σε κάτι άλλο.

Έτσι μετακομίσαμε σε ένα στριμωγμένο

γραφείο χωρίς παράθυρα στο Πάλο Άλτο,

και ξεκινήσαμε να δουλεύουμε
ώστε το σχέδιό μας

να πάει
από το σχεδιαστήριο στο εργαστήριο.

Η πρώτη μεγάλη ερώτηση
που έπρεπε να αντιμετωπίσουμε

ήταν πόσο μεγάλο να το κατασκευάσουμε.

Στο διάστημα,
το μέγεθος ισούται με κόστος,

και δουλεύαμε με αυτούς τους πολύ μικρούς

δορυφόρους στο μέγεθος ψωμιέρας στη σχολή,

αλλά καθώς καταλαβαίναμε
καλύτερα τους νόμους της φυσικής,

βρήκαμε ότι η ποιότητα των φωτογραφιών

που μπορούσαν να τραβήξουν
οι δορυφόροι ήταν πολύ περιορισμένη,

επειδή οι νόμοι της φυσικής λένε

ότι η καλύτερη εικόνα που μπορείτε
να έχετε μέσα από ένα τηλεσκόπιο

είναι η συνάρτηση της διαμέτρου
του τηλεσκοπίου,

και αυτοί οι δορυφόροι είχαν
πολύ μικρό, πολύ περιορισμένο όγκο.

Και βρήκαμε ότι η καλύτερη εικόνα

που θα μπορούσαμε να πάρουμε
έμοιαζε κάπως έτσι.

Αν και αυτή ήταν
μια επιλογή χαμηλού κόστους,

στην πραγματικότητα
παραήταν θολή

για να δούμε αυτά που κάνουν
πολύτιμες τις δορυφορικές εικόνες.

Έτσι τρεις με τέσσερις εβδομάδες αργότερα,

συναντήσαμε τυχαία μία ομάδα μηχανικών

που είχε δουλέψει πάνω στον πρώτο

ιδιωτικό δορυφόρο απεικόνισης
που αναπτύχθηκε ποτέ,

και μας είπαν πως τη δεκαετία του '70,

η κυβέρνηση των Η.Π.Α. είχε βρει
μια ισχυρή

και βέλτιστη συμβιβαστική λύση --

όπου τραβώντας φωτογραφίες
με ανάλυση, περίπου, ενός μέτρου,

το να μπορείτε να δείτε αντικείμενα
μεγέθους ενός μέτρου,

βρήκαν ότι μπορούσαν
να έχουν εικόνες υψηλής ανάλυσης,

αλλά και πολλές από αυτές
σε μια προσιτή τιμή.

Από τις προσομοιώσεις μας σε υπολογιστή,

βρήκαμε γρήγορα ότι το ένα μέτρο ήταν

το ελάχιστο βιώσιμο προϊόν

για να μπορούμε να δούμε αυτούς
που οδηγούν την παγκόσμια οικονομία μας,

για πρώτη φορά,
να μπορέσουμε να μετρήσουμε

τα καράβια, τα αυτοκίνητα,
τα εμπορευματοκιβώτια και τα φορτηγά

που μετακινούνται
στον κόσμο μας καθημερινά,

ενώ μας βολεύει που δεν θα μπορούμε
να δούμε άτομα.

Βρήκαμε τη συμβιβαστική λύση μας.

Θα έπρεπε να κατασκευάσουμε
κάτι μεγαλύτερο από την αρχική ψωμιέρα,

τώρα είναι πιο πολύ σαν ψυγειάκι,

αλλά δεν θα χρειαζόταν
να κατασκευάσουμε ένα φορτηγό.

Οπότε τώρα είχαμε τον περιορισμό μας.

Οι νόμοι της φυσικής όριζαν

το μέγεθος του μικρότερου τηλεσκοπίου
που μπορούσαμε να κατασκευάσουμε.

Το επόμενο βήμα ήταν να φτιάξουμε
τον υπόλοιπο δορυφόρο

όσο πιο μικρό και απλό γίνεται,

βασικά ένα ιπτάμενο τηλεσκόπιο
με τέσσερις τοίχους

και ένα σετ ηλεκτρονικών
μικρότερο από έναν τηλεφωνικό κατάλογο

που χρησιμοποιούσε λιγότερη ισχύ
από μια λάμπα 100 βατ.

Η μεγάλη πρόκληση έγινε

η λήψη φωτογραφιών
μέσα από αυτό το τηλεσκόπιο.

Οι παραδοσιακοί δορυφόροι απεικόνισης
χρησιμοποιούν έναν σαρωτή γραμμής,

κάτι σαν ένα φωτοτυπικό,

και καθώς διασχίζουν τη Γη,
βγάζουν φωτογραφίες,

σκανάροντας σειριακά

για να φτιάξουν
την ολοκληρωμένη εικόνα.

Πολλοί τα χρησιμοποιούν
επειδή είναι πολύ φωτεινά,

που σημαίνει
ότι έχουν λιγότερο θόρυβο

σαν αυτόν που βλέπετε
σε μια φωτογραφία από ένα φτηνό κινητό.

Το πρόβλημα με αυτά είναι ότι απαιτούν

πολύ εκλεπτυσμένη στόχευση.

Πρέπει να παραμείνετε εστιασμένοι
σε έναν στόχο 50 εκατοστών

σε απόσταση 1.000 χιλιομέτρων

καθώς κινείστε με ταχύτητα άνω
των 7 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο,

κάτι που απαιτεί ένα φοβερό
βαθμό πολυπλοκότητας.

Αντ' αυτού, στραφήκαμε
σε μια νέα γενιά αισθητήρων εικόνας,

που δημιουργήθηκε αρχικά
για χρήση σε δίοπτρα νυχτερινής όρασης.

Αντί να τραβήξουμε
μια εικόνα υψηλής ποιότητας,

μπορούσαμε να τραβήξουμε μια ροή βίντεο

μεμονωμένων πλαισίων
με περισσότερο θόρυβο,

αλλά μετά θα μπορούσαμε
να επανασυνδυάσουμε

όλα αυτά τα πλαίσια

σε εικόνες πολύ υψηλής ποιότητας

χρησιμοποιώντας εκλεπτυσμένες τεχνικές
επεξεργασίας εικονοστοιχείων εδώ στη Γη,

με κόστος εκατοστού
του παραδοσιακού συστήματος.

Εφαρμόσαμε αυτή την τεχνική

και σε πολλά άλλα συστήματα
στον δορυφόρο,

και μέρα με τη μέρα,
το σχέδιο μας εξελίχθηκε

από σχέδια CAD σε πρωτότυπα,

σε μονάδες παραγωγής.

Πριν από μερικές εβδομάδες,

πακετάραμε το SkySat 1,

του βάλαμε τις υπογραφές μας,

και το αποχαιρετήσαμε
για τελευταία φορά στη Γη.

Σήμερα, γίνονται
οι τελικές ρυθμίσεις εκτόξευσης

και είναι έτοιμο για αποστολή
σε μερικές εβδομάδες.

Σύντομα, η προσοχή μας
θα επικεντρωθεί στην εκτόξευση

ενός σχηματισμού από 24
ή και περισσότερους τέτοιους δορυφόρους

και στην έναρξη της κατασκευής
κλιμακωτών αναλύσεων

που θα μας επιτρέψουν
να ξεθάψουμε γνώσεις

στα πεταμπάιτ των δεδομένων
που θα συλλέξουμε.

Γιατί τα κάνουμε όλα αυτά;
Γιατί φτιάχνουμε αυτούς τους δορυφόρους;

Απ' ότι φαίνεται, οι δορυφόροι απεικόνισης

έχουν μια μοναδική ικανότητα
να παρέχουν παγκόσμια διαφάνεια,

και η έγκαιρη παροχή αυτής της διαφάνειας

είναι απλά μια ιδέα που έχει ωριμάσει.

Βλέπουμε τους εαυτούς μας
ως πρωτοπόρους ενός νέου συνόρου,

και πέρα από τα οικονομικά δεδομένα,

ξεκλειδώνουμε την ανθρώπινη ιστορία,
στιγμή με στιγμή.

Για έναν επιστήμονα δεδομένων

που απλώς έτυχε να πάει σε διαστημική
κατασκήνωση όταν ήταν μικρός,

δεν γίνεται καλύτερο από αυτό.

Σας ευχαριστώ.

(Χειροκρότημα)