Il mondo è un grande insieme di dati. Come fotografarlo...

Conosciamo tutti le immagini satellitari, ma quello che forse non sappiamo è che la maggior parte è datata. Questo perché i satelliti sono grandi e costosi, quindi nello spazio non ce ne sono molti. Come spiega in questo intervento affascinante, Dan Berkenstock e il suo team ha trovato una soluzione diversa, progettando un satellite economico e leggero con un approccio tutto nuovo per fotografare quello che succede sulla Terra.

Cinque anni fa, ero uno studente di dottorato

che viveva due vite.

In una, usavo i supercomputer della NASA

per progettare veicoli spaziali di prossima generazione,

e nell'altra ero scienziato dei dati

in cerca di potenziali trafficanti

di tecnologie nucleari delicate.

In quanto scienziato dei dati, facevo molte analisi,

perlopiù su complessi industriali

in giro per il mondo.

Ero sempre alla ricerca di uno sfondo migliore

per collegare queste cose.

Un giorno, pensavo a come tutti i dati

sono localizzati

e mi resi conto che

avevo la risposta sotto il naso.

Anche se ero ingegnere satellitare,

non avevo pensato a usare le immagini satellitari

nel mio lavoro.

Come molti di voi, ero stato online,

avevo visto la mia casa, così pensai,

salterò su e comincerò a guardare

alcune di queste strutture.

Quello che trovai mi sorprese.

Le immagini che trovavo

erano molto datate,

e per questo motivo

erano poco rilevanti

per il lavoro che stavo conducendo.

Ma ero incuriosito.

Le immagini satellitari sono roba straordinaria.

Ci sono milioni e milioni di sensori

che ci circondano,

ma c'è ancora talmente tanto
che non sappiamo su base quotidiana.

Quante scorte di Petrolio ci sono in tutta la Cina?

Quanto grano viene prodotto?

Quante navi ci sono nei porti di tutto il mondo?

In teoria, a tutte queste domande

si può rispondere con le immagini,

ma non se sono datate.

E se questi dati sono così preziosi,

perché non potevo mettere le mani

su immagini più recenti?

La storia comincia più di 50 anni fa

con il lancio dei primi satelliti americani

di riconoscimento di immagini.

Oggi, da una manciata

dei pro-pronipoti

di queste macchine della Guerra Fredda

gestite da aziende private

proviene la grande maggioranza delle immagini satellitari

che tutti vediamo quotidianamente.

In quel periodo, lanciare cose nello spazio,

solo il razzo per mandare su il satellite,

è costato centinaia di milioni di dollari,

e questo ha creato una terribile pressione

nel lanciarne con poca frequenza

e assicurarsi che facendolo,

ci si mettano più funzioni possibili.

Tutto questo ha semplicemente reso i satelliti

sempre più grandi

e sempre più costosi,

circa un miliardo di dollari a esemplare.

Essendo così costosi,

non ce ne sono molti.

Dato che non ce ne sono molti,

le immagini che vediamo ogni giorno

tendono ad essere datate.

Penso che molti lo capiscano a livello di aneddoto,

ma per poter visualizzare quanto il nostro pianeta

venga analizzato raramente,

con alcuni amici abbiamo messo insieme
una base dati

delle 30 milioni di immagini raccolte

da questi satelliti tra il 2000 e il 2010.

Vedete in blu, enormi aree del mondo

si vedono a malapena, meno di una volta all'anno,

e persino le aree che si vedono più di frequente,
in rosso,

si vedono, nella migliore delle ipotesi,
una volta ogni tre mesi.

In quanto studenti di ingegneria aerospaziale,

tutto questo chiamava alla sfida.

Perché queste cose devono essere così costose?

Un singolo satellite deve veramente costare

l'equivalente di tre Jumbo 747?

Non c'era modo di costruirne di più piccoli,

più semplici, un nuovo progetto di satellite
che consentisse

immagini più frequenti?

Mi resi conto che sembrava un po' folle

mettersi a progettare

satelliti,

ma fortunatamente avevamo un aiuto.

Verso la fine degli anni '90, un paio di professori

ci proposero un concetto
per ridurre radicalmente il costo

per mandare le cose nello spazio.

Si trattava di piccoli satelliti autostop

accanto a satelliti più grandi.

Fece precipitare di più di 100 volte il costo

per mandare su le cose,

e improvvisamente ci siamo potuti permettere
di sperimentare,

di prendere qualche rischio,

e di realizzare grandi innovazioni.

Una nuova generazione di ingegneri e scienziati,

perlopiù universitari,

iniziarono a lanciare questi piccolissimi satelliti,

della taglia di un portapane chiamati CubeSats.

Erano costruiti con componenti elettronici

di RadioShack invece di quelli Lockheed Martin.

È stato usando ciò che abbiamo imparato
da queste prime missioni

che con i miei amici abbiamo iniziato
a fare degli schizzi

di satelliti nostri.

Non ricordo un giorno specifico

in cui abbiamo preso la decisione cosciente

di costruire queste cose,

ma una volta nata in testa l'idea

del mondo come insieme di dati,

di essere in grado di catturare quotidianamente

milioni di dati che descrivono l'economia globale,

di essere in grado di estrarre miliardi di collegamenti

tra di loro, mai scoperti prima,

rendeva noioso

lavorare su qualunque altra cosa.

Ci trasferimmo quindi in un minuscolo

ufficio senza finestre a Palo Alto,

e iniziammo a lavorare per portare i nostri progetti

dal tavolo di disegno al laboratorio.

La prima grande questione da affrontare

fu la dimensione di questo oggetto.

Nello spazio, dimensione significa costo,

e avevamo lavorato a scuola su questi

piccolissimi satelliti della dimensione di un portapane,

ma capendo meglio le leggi della fisica,

abbiamo scoperto che la qualità delle immagini

che potevano catturare questi satelliti era limitata,

perché le leggi della fisica indicano

che la migliore immagine che si può prendere
con un telescopio

è funzione del diametro di questo telescopio,

e questi satelliti avevano un volume

molto limitato.

Abbiamo scoperto che la migliore immagine

che potevamo catturare poteva essere
di questo tipo.

Anche se era l'opzione a basso costo,

onestamente era troppo sfuocata

per vedere le cose che rendono preziosi i satelliti.

Tre o quattro settimane dopo,

abbiamo incontrato per caso un gruppo di ingegneri

che avevano lavorato sul primo satellite per immagini

privato mai sviluppato,

e ci dissero che negli anni '70,

il governo americano aveva trovato

un compromesso ottimale --

che scattando foto a un metro di risoluzione,

cioè essere in grado di vedere oggetti di un metro,

avevano scoperto non solo di essere in grado
di ottenere immagini di alta qualità,

ma ottenerne tante a un costo ragionevole.

Dalle nostre simulazioni al computer,

abbiamo subito scoperto
che un metro era veramente

il minimo accettabile

per essere in grado di vedere
i motori della nostra economia globale,

per la prima volta, essere in grado di contare

le navi, la auto, le navi portacontainer e i camion

che si muovono nel mondo quotidianamente,

opportunamente, senza vedere gli individui.

Avevamo trovato il nostro compromesso.

Avremmo dovuto costruire qualcosa di più grande

di un portapane,

più come un minifrigo,

senza per questo dover costruire un furgone pickup.

Avevamo i nostri limiti.

Le leggi della fisica indicavano

la taglia minima del telescopio
che potevamo costruire.

Il passo successivo era fare un satellite

il più piccolo e semplice possibile,

in sostanza un telescopio volante con quattro pareti

e un'elettronica più piccola di un elenco del telefono

che usasse meno energia di una lampadina
da 100 watt.

La grande sfida fu quella di scattare

foto attraverso quel telescopio.

La fotografia satellitare tradizionale
usa uno scanner lineare,

simile a una macchina Xerox,

attraversando la Terra, scattano fotografie,

scansionando riga per riga

per costruire l'immagine completa.

La gente li usa perché catturano molta luce,

che significa meno del rumore che vedete

nelle foto di un cellulare di basso livello.

Il problema è che è necessario

un puntamento molto sofisticato.

Bisogna restare a fuoco su un obiettivo di 50 centimetri

da una distanza di più di 1000 km

in movimento a più di 7 km al secondo,

cosa che richiede uno straordinario livello
di complessità.

Ci siamo quindi rivolti
a una nuova generazione di sensori video,

creati originariamente per la visione notturna.

Invece di scattare una singola immagine
di alta qualità,

potevamo riprendere un video

di singoli fotogrammi con più rumore,

per poi ricombinare

insieme tutti questi fotogrammi

in immagini di altissima qualità

utilizzando tecniche di elaborazione dei pixel sofisticate

qui a terra,

a un centesimo del costo del sistema tradizionale.

Abbiamo applicato questa tecnica

a molti altri sistemi anche sul satellite,

e giorno per giorno, il nostro progetto si è evoluto

dal CAD, ai prototipi,

alla produzione.

Qualche settimana fa,

abbiamo imballato SkySat 1,

ci abbiamo messo la nostra firma,

e lo abbiamo salutato per l'ultima volta sulla terra.

Oggi, è nella fase finale di configurazione di lancio

pronto a essere lanciato tra qualche settimana.

Molto presto ci occuperemo del lancio

di una costellazione di 24 o più di questi satelliti

e cominceremo a costruire le analisi modulabili

che ci permetteranno di estrarre le informazioni

dai petabyte di dati che raccoglieremo.

Perché tutto questo? Perché costruire questi satelliti?

Pare che le immagini satellitari

hanno la capacità unica di fornire una trasparenza globale,

e fornire quella trasparenza regolarmente;

è semplicemente un'idea
che è giunto il momento di realizzare.

Ci consideriamo pionieri di una nuova frontiera,

e oltre ai dati economici,

vogliamo sbloccare la storia dell'umanità,
momento per momento.

Per uno scienziato dei dati

che per caso è stato in uno space camp da bambino,

non c'è niente di meglio.

Grazie.

(Applausi)