El mundo es un gran conjunto de datos. Ahora, cómo fotografiarlo...

Todos estamos familiarizados con las imágenes de satélite, pero lo que quizá no saben es que gran parte de ellas no son vigentes. Eso es porque los satélites son grandes y caros, por lo que no hay muchos de ellos en el espacio. Como explica en esta fascinante charla, Dan Berkenstock y su equipo llegaron a una solución diferente, el diseño de un satélite ligero barato con un enfoque radicalmente nuevo para fotografiar lo que está pasando en la Tierra.

Hace cinco años, era
un estudiante de doctorado

viviendo dos vidas.

En una, usaba
supercomputadoras de la NASA

para diseñar la nueva generación
de naves espaciales,

y en la otra era
un científico de datos

buscando posibles contrabandistas

de tecnologías nucleares sensibles.

Como científico de datos,
hice un montón de análisis,

en su mayor parte
sobre instalaciones,

instalaciones industriales
alrededor del mundo.

Y siempre estaba
buscando un mejor marco

para juntar todo esto.

Y un día, estaba
pensando en cómo

todos los datos
tienen una ubicación

y me di cuenta de
que la respuesta

había estado frente
de mis narices.

Aunque era un
ingeniero de satélites,

no había pensado en
utilizar imágenes satelitales

en mi trabajo.

Como la mayoría de nosotros,
he estado en línea,

he visto mi casa, así que pensé,

lo usaré y voy a
empezar a buscar

algunas de estas instalaciones.

Y lo que encontré me sorprendió.

Las fotos que he ido encontrando

fueron de hace unos años

y por eso

tenían relativamente
poca importancia

para la labor que
estaba haciendo.

Pero estaba intrigado.

Es decir, las imágenes de satélite
son bastante sorprendentes.

Hay millones y millones
de sensores

que nos rodean hoy en día,

pero aún hay muchas cosas
que no sabemos regularmente.

¿Cuánto petróleo
se almacena en toda China?

¿Cuánto maíz se produce?

¿Cuántos barcos están en
todos los puertos del mundo?

En teoría, todas estas preguntas

podrían ser respondida
por las imágenes,

si no son muy antiguas.

Y si estos datos
son tan valiosos,

¿entonces por qué
no pude obtener

imágenes más recientes?

Así que la historia comienza
hace más de 50 años

con el lanzamiento de
la primera generación

de satélites de reconocimiento
visual de los Estados Unidos.

Y hoy en día, hay un puñado

de los tataranietos

de estas primeras máquinas
de la guerra fría

operadas por empresas privadas

y de las que provienen
la gran mayoría de

las imágenes de satélite
que vemos a diario.

Durante este período,
lanzar cosas al espacio,

solo el cohete que
sube el satélite,

ha costado cientos de
millones de dólares cada uno,

y eso ha creado
una enorme presión

para enviar cosas
con poca frecuencia

y para asegurarse de
que cuando se hace,

se pueda meter tanta funcionalidad
en ellos como sea posible.

Todo esto solo ha hecho satélites

más y más y más grandes

y más costosos,

de casi mil millones cada uno.

Ya que son tan caros,

no hay muchos de ellos.

Porque no hay muchos de ellos,

las imágenes que vemos a diario

tienden a ser viejas.

Creo que mucha gente realmente
entiende esto como algo anecdótico,

pero para poder visualizar
qué tan escasamente

se recolecta nuestro planeta,

unos amigos y yo armamos
un conjunto de datos

de las 30 millones fotografías
que se han reunido

por estos satélites entre
el 2000 y el 2010.

Como se puede ver en azul,
enormes áreas de nuestro mundo

apenas se ven, menos
de una vez al año,

e incluso las zonas que
se observan con mayor frecuencia,

en rojo, se observan a
lo mejor una vez por trimestre.

Ahora, como estudiantes
de ingeniería aeroespacial,

esta tabla nos ponía un reto.

¿Por qué tienen
que ser tan caras?

¿Realmente un único
satélite tiene que costar

el equivalente de tres Jumbo 747?

¿No hay una manera de
construir uno más pequeño,

con un diseño más simple,
un nuevo satélite que podría permitir

imágenes más oportunas?

Sé que suena un poco loco

salir y solo

comenzar a diseñar satélites,

pero afortunadamente
tuvimos ayuda.

A finales de 1990,
un par de profesores

propusieron un concepto para
reducir radicalmente el precio

de poner cosas en el espacio.

Esto se hacía con
satélites pequeños

junto con los satélites
mucho más grandes.

Esto redujo el costo

por más de un factor de 100

y de repente
podíamos experimentar,

tomar un poco de riesgo,

y realizar un montón de innovación.

Y una nueva generación
de ingenieros y científicos,

en su mayoría no
en universidades

comenzó a lanzar
estos pequeños satélites,

del tamaño de una panera
llamados CubeSats.

Y se construyeron
con la electrónica

de RadioShack en lugar
de Lockheed Martin.

Usando las lecciones aprendidas
de estas primeras misiones

mis amigos y yo comenzamos
una serie de bocetos

de nuestro propio
diseño de satélites.

Y no puedo recordar
un día específico

en que tomamos
una decisión consciente

de que en realidad íbamos
a salir y construir estas cosas,

pero una vez que tuvimos
esa idea en nuestras mentes

del mundo como
un conjunto de datos,

de ser capaces de
capturar millones de datos

regularmente, describiendo
la economía global,

de ser capaz de descubrir
miles de millones de conexiones

que nunca antes
se había encontrado,

me pareció aburrido

trabajar en alguna otra cosa.

Así que nos mudamos a una oficina

estrecha sin ventanas en Palo Alto

y empezamos a trabajar
para tener nuestro diseño

desde el tablero de
dibujo en el laboratorio.

La primera pregunta importante
que tuvimos que hacer frente

fue qué tan grande
debemos construirlo.

En el espacio,
el tamaño pone el costo

y habíamos trabajado con
estos pequeños satélites,

del tamaño de
una panera en la escuela,

pero cuando comenzamos a
entender mejor las leyes de la física,

encontramos que
la calidad de las imágenes

de esos satélites
podría ser muy limitada,

porque las leyes
de la física dictan

que la mejor imagen que se puede
tomar a través de un telescopio

está en función del
diámetro del telescopio,

y estos satélites
tenían un volumen

muy pequeño y limitado.

Y descubrimos que
la mejor imagen que podíamos

conseguir sería
algo como esto.

Aunque esta era
la opción de bajo costo,

francamente eran
demasiado borrosas

para ver las cosas que hacen
valiosas las imágenes satelitales.

Cerca de tres o cuatro
semanas más tarde,

conocimos por azar a
un grupo de ingenieros

que había trabajado en
el primer satélite privado

de imágenes satelitales
jamás desarrollado

y nos dijeron que
en los años setenta,

el gobierno estadounidense
había encontrado una poderosa

compensación óptima,

que tomando fotos sobre
la resolución de un metro,

sería capaz de ver los objetos
del tamaño de un metro,

habían encontrado que no solo podían
obtener imágenes de muy alta calidad,

sino que también a
un precio asequible.

Desde nuestras propias
simulaciones por computadora,

rápidamente encontramos
que un metro era realmente

el producto mínimo viable

para poder ver los motores
de nuestra economía global,

por primera vez,
ser capaces de contar

los barcos y autos y
contenedores y camiones

que se mueven alrededor
de nuestro mundo diariamente,

que a su vez fuera adecuadamente
incapaz de ver a las personas.

Habíamos encontrado
nuestro arreglo.

Tendríamos que construir
algo más grande

que la panera original,

algo más bien como
una pequeña nevera,

pero todavía no teníamos
que construir una camioneta.

Ahora teníamos
nuestra restricción.

Las leyes de la física dictaban

el tamaño mínimo absoluto del
telescopio que podríamos construir.

Lo que vino después fue
hacer el resto del satélite

tan pequeño y tan simple
como fuera posible,

básicamente un telescopio
volador con cuatro paredes

y un conjunto de aparatos electrónicos más
pequeños que una libreta de teléfonos

que utiliza menos energía
que una bombilla de 100 vatios.

El gran desafío fue
en realidad tomar

imágenes a través
de ese telescopio.

Las imágenes satelitales tradicionales
utilizan un escáner de línea,

similar a una fotocopiadora,

y mientras atraviesan
la Tierra, toman fotos,

analizando fila por fila por fila

para construir
la imagen completa.

Así se hace porque
reciben mucha luz,

lo que significa menos
ruido que el que se ve

en una imagen de
teléfono celular barato.

El problema con ellos
es que requieren un

acierto muy sofisticado.

Se debe de enfocar en
un objetivo de 50 centímetros

a más de 950 km
de distancia

mientras se mueve a más
de 7 kilómetros por segundo,

lo que requiere un increíble
grado de complejidad.

En lugar de eso, recurrimos a una nueva
generación de sensores de video,

creados originalmente para su uso
en las gafas de visión nocturna.

En lugar de tomar una imagen
única y de alta calidad,

podemos tomar un video

de tomas individualmente
más ruidosas,

pero que podíamos recombinar

todas esas tomas juntas

en imágenes de muy alta calidad

utilizando técnicas sofisticadas
de procesamiento de pixeles

aquí en la superficie,

a un costo de una centésima
de un sistema tradicional.

Y aplicamos esta técnica

a muchos de los otros
sistemas en el satélite

y día a día, nuestro
diseño evolucionó

desde los prototipos CAD

a las unidades de producción.

Hace pocas semanas

empacamos el SkySat 1,

pusimos nuestras firmas en él

y le despedimos
por última vez en la Tierra.

Hoy, está en su configuración
final de lanzamiento

listo para despegar
en pocas semanas.

Y pronto, pondremos
nuestra atención al lanzamiento

de una constelación de 24
o más de estos satélites

y comienzaremos a construir
el análisis escalable

que nos permitirá
descubrir las ideas

en los petabytes de
datos que recogeremos.

Así que ¿por qué todo esto?
¿Por qué construir estos satélites?

Bueno, resulta que
las imágenes de satélite

tienen una capacidad única para
proporcionar transparencia global

y proporcionar
transparencia regularmente

es simplemente una idea
cuyo tiempo ha llegado.

Nos vemos como pioneros
de una nueva frontera,

y más allá de
los datos económicos,

desbloqueando la historia humana,
momento a momento.

Para un científico de datos

eso solo pasó al ir al campamento
espacial como un niño,

simplemente no hay
nada mejor que eso.

Gracias.

(Aplausos)