Світ є одним великим набором даних. А от як сфотографувати його ...

Ми всі знайомі з супутниковими зображеннями, але напевно не знаємо, що багато з них застаріли. Супутники великі й дорогі, тому їх немає так багато в космосі. Як Ден Беркенсток пояснює в цій захоплюючій бесіді, він та його команда придумали інше рішення - спроектувати дешевий, легкий супутник з радикально новим підходом до зйомки того, що відбувається на Землі.

П'ять років тому я був аспірантом,

який жив двома життями.

В одному з них я використовував надпотужні комп'ютери NASA

для проектування нового покоління космічних кораблів,

в іншому я був спеціалістом з обробки даних,

шукаючи потенційних контрабандистів

таємних ядерних технологій.

Як спеціаліст з обробки даних я багато аналізував,

здебільшого потужності,

виробничі потужності по всьому світу.

І я завжди шукав кращий матеріал,

щоб зв'язати це все воєдино.

Одного дня я подумав про те,

як розміщаються всі дані,

та потім зрозумів, що відповідь

була в мене перед носом.

Хоча я працював інженером супутників,

я й не думав про використання супутникових зображень

у моїй роботі.

Як і більшість з нас, перебуваючи онлайн,

я можу побачити свій дім зараз. Тоді я подумав,

що сяду і почну перевіряти

деякі з цих потужностей.

І те, що я виявив, дійсно вразило мене.

Зображення, які я знаходив,

були дуже застарілими,

і через це

їхня користь для тієї роботи,

що я виконував, була відносно малою.

Але я був заінтригований.

Супутникові зображення - це неймовірна річ.

Нас оточують сьогодні

мільйони датчиків,

але все одно, ми ще стільки всього не знаємо.

Скільки нафти зберігається у всьому Китаї?

Скільки зерна вирощують?

Скільки кораблів існує у всіх портах світу?

Теоретично, на усі ці питання

можна знайти відповіді завдяки зображенням,

якщо вони не застарілі.

І, якщо ця інформація була такою цінною,

тоді ж чому я не можу знайти

сучасніші фото?

Так, історія почалася понад 50 років тому,

коли запускалося перше покоління

фоторозвідувальних супутників уряду США.

І сьогодні вже є жменька

видатних, дуже видатних "внуків"

цих машин ранньої Холодної війни,

що ними керують приватні компанії,

та з яких надходить абсолютна більшість супутникових зображень,

які ми бачимо з вами щодня.

Впродовж цього часу, запуск цих пристроїв у космос -

лише ракета досягає супутників, які там перебувають -

коштує сотні мільйонів доларів, кожен запуск,

і це створює величезні труднощі

у запуску цих пристроїв в окремих випадках

та перешкоджає впевнитися, що при їхньому запуску

ви надасте їм стільки функціональності, наскільки це можливо.

Через усе це,

супутники ставали усе більшими та більшими,

та дорожчими.

На сьогодні це близько мільярда доларів за одну копію.

Через те, що вони дорогі,

їх не дуже багато.

Через те, що їх не дуже багато,

зображення, які ми бачимо з вами щодня,

є застарілими.

Я гадаю, що багато людей вже знають це з власного досвіду,

але для того, щоб візуалізувати, наскільки бідно

укомплектована наша планета,

я та декілька моїх друзів завантажили ряд даних

із 30 мільйонів зображень, які ми зібрали

з цих супутників у період 2000-2010 років.

Як ви бачите, сині величезні зони нашого світу

ледь видимі, рідше, ніж раз на рік,

та навіть ті території, що можна побачити частіше,

червоні, у кращому випадку доступні для перегляду раз у квартал.

Оскільки ми аспіранти в галузі авіа- та ракетного будування,

цей графік став для нас викликом.

Чому ці пристрої повинні так багато коштувати?

Чи справді один супутник має коштувати

як три Аеробуси-747?

Невже немає способу розробити менші,

простіші нові схеми супутників, які б могли

надавати зображення вчасно?

Я розумію, це звучить трохи божевільно,

що ми плануємо зі старту одразу ж

почати проектувати супутники,

але, на щастя, ми отримали допомогу.

Наприкінці 90-х років декілька професорів

запропонували концепцію для радикального зниження ціни

запуску апаратів до космосу.

Це були вдосконалені невеликі супутники,

що запускалися паралельно з набагато більшими.

Це знизило вартість запускання цих апаратів у космос

більш, ніж у 100 разів.

Раптом ми могли дозволити собі проводити експерименти,

трохи більше ризикувати

та здійснити багато інновацій.

І нове покоління інженерів та науковців,

переважно з університетів,

почали запускати ці дуже маленькі,

розміром з хлібницю, супутники у вигляді куба (CubeSats).

Вони були побудовані з допомогою електронних засобів, отриманих

від RadioShack, а не Lockheed Martin.

Вони використовували досвід, отриманий під час ранніх місій,

тож мої друзі і я створили серію ескізів

нашої власної конструкції супутника.

І я не можу згадати конкретний день,

коли ми прийняли свідоме рішення

зібратися і сконструювати ці речі,

але, як тільки з'явилася ця ідея

світу як набору даних,

здатного вловлювати мільйони точок даних

на щоденній основі, при описі світової економіки,

здатного виявити безліч зв'язків

між цими даними, які ніколи раніше не виявлялися,

здавалося просто-таки нудним

почати працювати над чимось іншим.

І ми переїхали в тісний

офіс без вікон в Пало-Альто,

і стали працювати, щоб розробити наш дизайн

на креслярській дошці в лабораторії.

Першим великим питанням, яке ми мали розв'язати,

було наскільки великою побудувати цю річ.

У просторі розмір визначає ціну,

і ми працювали з цими дуже малими

супутниками, розміром з хлібницю у школі,

але, так як ми почали краще розуміти закони фізики,

ми виявили, що якість фотографій,

яку ці супутники можуть зробити, була дуже обмеженою,

тому що закони фізики диктують,

що найкраще зображення, яке ви можете отримати з телескопа,

залежить від діаметра цього телескопа.

Ці супутники були дуже незначного,

обмеженого розміру.

Ми виявили, що найкраще зображення,

яке ми можемо отримати, схоже на ось таке.

Хоч це був бюджетний варіант,

відверто кажучи, воно було занадто розмитим,

щоб побачити речі, через які цінуються супутникові знімки.

Так, три або чотири тижні потому

ми випадково зустріли групу інженерів,

яка працювала над першим у світі

приватним знімальним супутником,

і вони сказали нам, що ще в 1970-х роках,

уряд США знайшов потужний

оптимальний компроміс -

що при зйомці зображень з роздільною здатністю в один метр,

щоб могти бачити предмети розміром в один метр,

вони виявили неспроможність отримати дуже високу якість зображення,

але отримували багато з них за доступною ціною.

З наших власних комп'ютерних симуляцій

ми швидко виявили, що один метр дійсно був

мінімальним надійним продуктом,

щоб бути в змозі бачити рушії нашої глобальної економіки,

вперше будучи в стані рахувати

кораблі та автомобілі, контейнери та вантажівки,

які рухалися навколо нашого світу щодня,

водночас вони все ще не могли розгледіти людей.

Ми знайшли наш компроміс.

Ми повинні були б побудувати щось більше,

ніж хлібниці.

Щось більше схоже на маленький холодильник,

але нам все ще не потрібно було будувати пікап.

Тож тепер ми мали обмеження.

Закони фізики визначали

абсолютний мінімальний розмір телескопа, який можна було сконструювати.

Далі треба було зробити решту супутника

якомога меншим та простішим,

практично це мав бути літаючий телескоп з чотирма стінками

та електронним обладнанням, менший, ніж телефонна книга,

і використовувати менше енергії, ніж лампочка 100 Вт.

Отримання фотографій через той телескоп

стало великою проблемою.

Традиційні супутники візуалізації використовують лінійний сканер,

такий як на ксероксі,

і коли вони облітають Землю, то фотографують,

скануючи рядок за рядком,

щоб побудувати повне зображення.

Люди використовують їх, тому що вони отримують багато світла,

що означає, що зображення менш розмите,

ніж на дешевому мобільному телефоні.

Проблема з ними в тому, що вони потребують

дуже складного калібрування.

Ви повинні тримати у фокусі 50-сантиметрову ціль

на відстані понад 600 кілометрів,

на швидкості понад 7 км/с,

що вимагає неймовірної складності.

Тож натомість ми звернулися до нового покоління відеодатчиків,

спочатку створених для використання в окулярах нічного бачення.

Замість того, щоб робити одне високоякісне зображення,

ми могли б узяти відеопотік

окремих розмитих кадрів,

але тоді ми могли б поєднати

всі ці кадри разом

у дуже високоякісні зображення

з використанням складних методів обробки пікселів

тут на землі,

витративши на це одну соту вартості традиційної системи.

І ми застосували цю техніку

також для багатьох інших систем на супутнику,

і з часом наша модель розвинулася

від комп'ютерного конструювання (CAD) до виготовлення прототипів,

до готових продуктів.

Кілька тижнів тому

ми зібрали SkySat 1,

поставили свої підписи на ньому,

і попрощалися з ним, бо це його останнє перебування на Землі.

Сьогодні він у своїй остаточній конфігурації для запуску

готовий летіти протягом декількох тижнів.

І найближчим часом ми зосередимо нашу увагу на запуску

комбінації 24 або більше цих супутників,

і почнемо проводити масштабний аналіз,

що дасть змогу виявляти унікальну інформацію

в петабайтах даних, зібраних нами.

Так навіщо ж усе це? Навіщо конструювати ці супутники?

Виявляється, супутники

мають унікальну здатність впливати на глобальну прозорість.

Забезпечувати цю прозорість своєчасно -

це просто ідея, час якої настав.

Ми бачимо себе в якості піонерів нового рубежу,

і за межами економічних даних,

бачимо як вчених, які відкривають людську історію, момент за моментом.

Для вченого, який працює з даними,

і який бував у космосі тільки в космічному дитячому таборі,

немає нічого кращого за це.

Дякую.

(Оплески)