O mundo é um grande conjunto de dados. Mas, como fotografá-lo...

Todos conhecemos as imagens por satélite, mas o que podemos não saber é que grande parte delas estão obsoletas. Isso acontece porque os satélites são grandes e caros, por isso não existem muitos no espaço. Conforme explica nesta palestra fascinante, Dan Berkenstock e a sua equipa aparecem com uma solução diferente, concebendo um satélite barato, leve, com uma abordagem radicalmente nova para fotografar o que se passa na Terra.

Há cinco anos,
andava a fazer o meu doutoramento

e a viver duas vidas.

Numa delas,
usava super computadores da NASA

para criar a próxima geração
de naves espaciais,

e na outra, era um cientista de dados

à procura de possíveis contrabandistas

de tecnologias nucleares sensíveis.

Enquanto cientista de dados,
fazia muitas análises,

sobretudo de instalações,

instalações fabris, por todo o mundo.

E andava sempre à procura
de um melhor cenário

para as conjugar todas.

Um dia, estava a pensar sobre

como todos os dados têm uma localização,

e percebi que a resposta

tinha estado sempre à minha frente.

Embora eu fosse engenheiro de satélites,

nunca tinha pensado em usar
as imagens de satélites

no meu trabalho.

Como a maior parte das pessoas,
estive "online",

vi a minha casa, e pensei:

"Vou usar isto e começar a observar

"algumas daquelas instalações."

E o que encontrei surpreendeu-me deveras.

As imagens que ia encontrando

estavam atrasadas anos,

e, por causa disso,

tinham relativamente pouco interesse

para o trabalho que eu andava a fazer.

Mas fiquei intrigado.

Quer dizer, as imagens por satélite
são uma coisa espantosa.

Há milhões e milhões de sensores

que nos rodeiam, presentemente,

mas ainda há muita coisa
que desconhecemos numa base diária.

Quanto petróleo está armazenado
em toda a China?

Quanto milho está a ser produzido?

Quantos barcos há em
todos os nossos portos mundiais?

Em teoria, todas estas perguntas

podiam ser respondidas por imagens,

mas não se forem antigas.

E se estes dados são tão valiosos,

porque é que eu não conseguia deitar a mão

a imagens mais recentes?

A história começa há 50 anos

com o lançamento, pelo governo dos EUA,

da primeira geração de satélites
de reconhecimento por fotos.

E, hoje em dia,
há uma boa quantidade

de trinetos

dessas primeiras máquinas
da Guerra Fria

que agora são manobradas
por companhias privadas

e donde provém a grande maioria
de imagens de satélite

que todos nós vemos numa base diária.

Durante este período, o lançamento
de coisas no espaço,

mesmo o foguetão
para colocar o satélite lá em cima,

tem custado centenas de milhões
de dólares cada um.

E isso criou uma pressão tremenda

para não lançar coisas
com demasiada frequência

e para garantir que, quando o fazemos,

enfiamos lá dentro o maior número
de funcionalidades possível.

E tudo isso apenas fez
com que os satélites

sejam cada vez maiores

e mais caros.

Atualmente , quase mil milhões
de dólares cada exemplar.

Como são tão dispendiosos,

não há assim muitos.

E como não há muitos,

as imagens que vemos numa base diária,

acabam por ser antigas.

Acho que há muita gente
que compreende isto pontualmente,

mas, a fim de visualizar como são escassos

os dados recolhidos do nosso planeta,

uns amigos meus e eu
construímos um conjunto de dados

dos 30 milhões de imagens
que têm sido recolhidas

por esses satélites entre 2000 e 2010.

Como podem ver, a azul,
há enormes áreas do mundo

que mal se veem, menos de uma vez por ano,

e mesmo as áreas que são vistas
mais frequentemente,

as que estão a vermelho, são vistas,
quando muito, uma vez por trimestre.

Ora, enquanto finalistas
de engenharia aeroespacial

este quadro constituiu para nós
um desafio.

Porque é que estas coisas
têm que ser tão caras?

Um único satélite
teria que custar realmente

o equivalente a três jatos Jumbo 747?

Não haveria maneira de construir
um satélite

mais pequeno, mais simples,
com um "design"

que nos possibilitasse obter imagens
mais atempadas?

Compreendo que isto
pareça um pouco louco,

ir para a rua

começar a desenhar satélites,

mas, felizmente, tivemos ajuda.

No final dos anos 90,

alguns professores propuseram um conceito

para reduzir radicalmente
o preço de colocar coisas no espaço.

Era pôr os satélites muito grandes

a dar boleia a pequenos satélites.

Isso fazia descer o custo
de pôr objetos lá em cima

na ordem de 100 para 1.

E, subitamente,
podíamos tentar experimentar,

correr algum risco

e realizar muitas inovações.

E uma nova geração
de engenheiros e cientistas,

na sua maior parte
saídos das universidades,

começaram a lançar
estes satélites muito pequenos,

do tamanho de caixas para pão,
chamados CubeSats.

E eram construídos
com elementos eletrónicos obtidos

dos RadioShack,
em vez dos Lockheed Martin.

Foi usando as lições aprendidas
nessas primeiras missões

que os meus amigos e eu começámos
uma série de esboços

do nosso "design" de satélite.

E não me lembro de nalgum dia específico

termos tomado a decisão consciente

de que íamos mesmo para a rua
e construir essas coisas,

mas depois de metermos na cabeça

essa ideia do mundo
como um conjunto de dados,

de sermos capazes de captar
milhões de pontos de dados

numa base diária,
que descrevesse a economia global,

de sermos capazes de descobrir entre eles
milhares de milhões de relações

que nunca antes
tinham sido descobertas,

parecia entediante

ir trabalhar noutra coisa qualquer.

Por isso, mudámo-nos
para um gabinete exíguo

e sem janelas em Palo Alto,

e começámos a trabalhar

para passar o nosso "design"
da prancha de desenho

para o laboratório.

A primeira grande questão
que tínhamos que resolver

era de que tamanho construir
aquela coisa.

No espaço, o tamanho implica custo,

e já tínhamos trabalhado
com aqueles satélites minúsculos,

do tamanho de caixas para pão,
na faculdade,

mas, à medida que começávamos
a entender melhor as leis da física,

descobrimos que a qualidade das imagens
tiradas pelos satélites era muito fraca,

porque as leis da física ditam

que a qualidade da imagem
tirada através de um telescópio

aumente em função do diâmetro
do telescópio.

E aqueles satélites tinham um volume

muito pequeno, muito limitado.

E descobrimos que
a melhor imagem

que conseguíamos tirar
tinha mais ou menos este aspeto.

Embora esta fosse a opção de baixo custo,

sinceramente, era demasiado
desfocada

para se verem as coisas que tornam
valiosas as imagens por satélite.

Cerca de três a quatro semanas depois,

encontrámos, por acaso, um grupo
de engenheiros que tinha trabalhado

no primeiro satélite privado
de imagens jamais desenvolvido.

E eles disseram-nos que, nos anos 70,

o governo norte-americano

tinha encontrado
uma poderosa alternativa otimizada

que, ao tirar imagens a cerca
de um metro de resolução,

capazes de ver objetos
do tamanho de um metro,

tinham descoberto que podiam não só
obter imagens de muito alta qualidade,

como obter muitas imagens
a um preço acessível.

Nas nossas simulações computorizadas

rapidamente descobrimos
que um metro

era realmente o produto
minimamente viável

para se poderem ver os motores
da nossa economia global.

Poder contar-se,
pela primeira vez, os navios e os carros,

e os contentores dos navios e os camiões

que se movem no nosso mundo.
diariamente,

embora ainda não pudéssemos
ver indivíduos -- como convém.

Tínhamos encontrado o nosso compromisso.

Tínhamos que construir uma coisa maior

do que a inicial caixa para pão.

agora mais do tamanho
de um mini-frigorífico,

mas não tínhamos que construir
uma carrinha de carga.

Portanto, já tínhamos resolvido
o nosso constrangimento.

As leis da física tinham imposto

o telescópio de tamanho mínimo
que podíamos construir.

O que se seguia era fazer
o resto do satélite

tão pequeno e simples quanto possível,

basicamente, um telescópio voador
com quatro paredes

e um conjunto eletrónico mais pequeno
do que uma agenda telefónica

que usasse menos energia
do que uma lâmpada de 100 watts.

O grande desafio era tirar as fotografias

através desse telescópio.

Os satélites de imagens tradicionais
usam um "scanner" de varredura

semelhante a uma máquina Xerox,

e, enquanto atravessam a Terra,
tiram fotografias,

percorrendo linha após linha após linha

até completar a imagem.

Ora, as pessoas usam isso
porque recebem muita luz,

o que significa menos ruído digital

do que vemos numa imagem
de um telemóvel barato.

O problema deles é que exigem

uma pontaria muito sofisticada.

Temos que estar focados num alvo de 50 cm

a uma distância de 950 km

enquanto nos movimentamos
a mais de 7 km por segundo,

o que exige um enorme grau
de complexidade.

Em vez disso, virámo-nos para uma
nova geração de sensores de vídeo

inicialmente criados para uso
em óculos de visão noturna

Em vez de tirar uma única imagem,
de alta qualidade,

podíamos fazer uma transmissão em vídeo

de fotogramas com mais ruído
individualmente,

mas depois podíamos recombinar
todos esses fotogramas em conjunto

em imagens de muito alta qualidade.

usando técnicas sofisticadas
de processamento de pixels,

aqui no terreno,

ao custo de um centésimo
de um sistema tradicional.

E também aplicámos esta técnica

a muitos dos outros sistemas do satélite,

e, dia após dia, o nosso "design" evoluiu

do CAD para protótipos

e para unidades de produção.

Há umas semanas,

embalámos o SkySat 1,

pusemos nele as nossas assinaturas

e dissemos-lhe o último adeus na Terra.

Hoje, está colocado na
configuração final de lançamento

pronto para descolar
dentro de poucas semanas.

E, em breve,
vamos virar a nossa atenção para lançar

uma constelação
de 24 destes satélites, ou mais,

e começar a montar a analítica escalável

que nos permitirá penetrar no interior

nos "petabytes" de dados
que vamos recolher.

Porque é que fazemos tudo isto?
Porque construímos estes satélites?

Bem, acontece que os satélites de imagens

têm uma capacidade única
para proporcionar uma transparência global

e o fornecimento dessa transparência
numa base atempada

é apenas uma ideia que chega
no momento certo.

Consideramo-nos pioneiros
duma nova fronteira,

e, para além dos dados económicos,

desvendar a História Humana,
momento a momento.

Para um cientista de dados

que teve a sorte de ir para o espaço
acampar como um miúdo,

melhor é impossível.

Obrigado.

(Aplausos)