인텔은 인공위성 '파이샛-1(PhiSat-1)'에 '인텔 모비디우스 미리어드 2(Intel Movidius Myriad 2)' 비전처리장치(VPU) 기반 새로운 초분광 열 카메라와 온보드 인공지능(AI) 프로세싱 기능이 적용됐다고 22일 밝혔다.

파이샛-1은 시리얼 상자 크기의 실험 위성 45개로 구성돼있다. 지난 2일 발사돼 현재 530㎞ 상공의 태양동조궤도에서 시속 2만7500㎞ 이상의 속도로 비행 중이다. 이 위성의 역할은 미래 연합 위성 네트워크를 만들기 위해 위성간 통신 시스템을 테스트하는 동시에, 극지방 얼음과 토양 습기를 감시하는 것이다.

인텔 모비디우스 미리어드 2은 파이샛-1의 카메라처럼 하이파이(High-fidelity) 카메라로 생성되는 대량의 데이터를 처리한다.

우주에서 찍는 사진 중 쓸모 있는 데이터는 일부에 불과하다. 지구 행성 표면의 약 3분의2는 언제나 구름에 덮여있기 때문이다. 다시 말해 수많은 구름 사진들이 일상적으로 촬영되고, 저장되고, 지구에 전송되며, 다시 저장되고, 몇시간 또는 며칠 후에 과학자나 알고리즘이 컴퓨터에서 확인해 삭제하는 과정을 거친다.

파이샛-1 프로젝트의 공동작업을 이끈 유럽 우주국(ESA) 데이터 시스템 및 온보드 컴퓨팅 팀 리더인 잔루카 푸라노(Gianluca Furano)는 “센서의 데이터 생성 능력은 세대마다 100배씩 증가하는 반면, 데이터 다운로드 성능은 세대마다 3, 4, 5 배 정도 증가하는데 그쳤다”며 "온보드 프로세싱을 사용해 흐린 이미지를 식별, 폐기해 대역폭의 30%를 절약할 수 있었다"고 말했다.

아일랜드의 스타트업인 유보티카는 카메라 제조사인 코사인(Cosine)과 협업해 파이샛-1의 AI 기술 구축 및 테스트를 진행했다. 또한 피사 대학교(University of Pisa) 및 시너자이스(Sinergise)와 협업해 완벽한 솔루션을 개발했다.

물론 미리어드 2는 궤도 비행을 염두에 두고 제작되지 않았다. 우주선의 컴퓨터는 일반적으로 최첨단 상업 기술보다 최대 20년 느린, 방사선 내성 기능을 갖춘 반도체를 사용한다.

유보티카는 '방사선 특화(Radiation Characterization)' 과정을 수행, 미리어드 칩에 일련의 테스트를 진행해 오류나 마모를 처리하는 방법을 알아냈다. 미리어드 2는 개조할 필요 없이 기존의 형태로 테스트를 통과했다.

이게 끝이 아니었다. 일반적으로 AI 알고리즘은 대량의 데이터를 사용해 ‘학습’하는 방법으로 구축되거나 ‘훈련’된다. 이번 경우는 구름과 구름이 아닌 것을 구분하는 학습을 했다.

이 모든 시스템, 소프트웨어 통합 및 테스트는 유럽 전역에 걸쳐 6개의 서로 다른 조직이 참여한 가운데, 완료하기까지 4개월이 걸렸다. 하지만 로켓의 지연, 코로나 바이러스 유행, 비우호적인 여름 바람 등 일련의 관련 없는 사건들로 팀은 계획된 대로 파이샛-1이 궤도에서 작동하는지 보려면 1년은 더 기다려야 했다.

프랑스령 기아나에서 9월 2일에 진행한 발사는 아리안스페이스(Arianespace)가 운영하는 최초의 인공위성 발사공유기를 통해 빠르고 흡잡을 데 없이 진행됐다. 최초 검증을 위해 인공위성은 모든 이미지를 저장하고, AI 구름 검출 과정을 기록해 지상의 팀은 이식된 ‘뇌’가 예상대로 작동하는지 확인할 수 있었다.

이를 통해 '파이샛-1' 위성은 유용한 픽셀만 보낼 수 있게 돼 이제 지상에 있는 과학자들의 시간을 절약하고, 대역폭 활용도를 향상시켰으며, 통합 다운링크 비용을 현저하게 절감할 수 있었다.

인텔은 앞으로 저비용의 AI 기능을 강화한 소형 인공위성의 사용 사례가 증가할 것으로 보고 있다. 

산불이 나기 쉬운 지역을 비행할 때 위성은 몇 시간이 아니라 몇 분 안에 화재를 발견하고 해당 지역의 대응 요원들에게 알릴 수 있다. 바다 위에서 위성은 일반적으로 찾기 힘든 불량 선박이나 환경 사고를 발견할 수 있다. 숲과 농장에서 위성은 토양 수분과 농작물의 성장을 추적할 수 있다. 위성은 기후 변화를 확인하기 위해 빙하의 두께와 녹는 지역을 추적할 수 있다.

이러한 여러 가지 가능성은 곧 테스트될 예정이다. ESA와 유보티카(Ubotica)는 파이샛-2를 준비하고 있으며, 또 다른 미리어드 2를 궤도에 올려둘 것이다. 파이샛-2는 단순한 사용자 인터페이스를 사용해 비행 중에 우주선에서 개발, 설치, 검증, 운용할 수 있는 AI 앱을 구동할 수 있을 것이다.

조나단 번(Jonathan Byrne) 인텔 모비디우스 기술 총괄은 “단일 과제를 수행하는 위성에 전용 하드웨어를 두는 것보다, 네트워크를 전환할 수 있도록 하는 것이 낫다”고 말했다.