Procesar datos extraterrestres desde el espacio

 

Tal y como dice la frase de la emblemática saga de películas Star Trek, el espacio se ha convertido en la última frontera, también en computación. Han comenzado a surgir proyectos que buscan aprovechar el procesamiento de datos extraterrestres. Es lo que se conoce como edge computing, es decir, una informática en la que el procesamiento de los datos se realiza junto a su fuente. Es lo que aquí en la Tierra ya sucede con los dispositivos del Internet de las Cosas (IoT, por su acrónimo en inglés), como puede ser el sensor de un automóvil que envía datos de mantenimiento a la centralita. Ahora, se quiere replicar eso en el espacio.

Este mismo mes, la compañía Red Hat, propiedad de IBM, llegó a un acuerdo recientemente con la Axiom Space para gestionar un centro de datos en la Estación Espacial Internacional (EEI). Los planes pasan por iniciar la misión esta misma primavera, de modo que la plataforma de Red Hat Device Edge impulse Data Center Unit-1 (AxDCU-1) para permitir ejecutar aplicaciones y cargas de trabajo en el espacio exterior. Se trata de aplicaciones de nube híbrida, es decir, que se reparten entre nube pública y privada, y cargas de trabajo nativas de la nube.

AxDCU-1, que al menos será utilizado durante dos años, viene a ser un nodo algo más grande que una caja de zapatos con la que se pretende demostrar su viabilidad como Centro de Datos Orbital (ODC). Además de determinadas aplicaciones en la nube (cloud), el prototipo también ejecutará aplicaciones de IA, aprendizaje automático (Machine Learning, ML) y ciberseguridad. En esencia, lo que trata de hacerse con esta iniciativa es que todo el procesamiento de los datos se realice en la misma EEI antes de ser transmitidos a la Tierra.

Al estar más cerca de la fuente, la iniciativa permitirá a Axiom Space agilizar la transmisión para los clientes terrestres que acceden a  datos satelitales, mientras que para Red Hat supone ampliar su experiencia espacial. Axiom ya cuenta con su Centro Espacial Orbital (CSO) y gracias a esta colaboración podrá brindar conexiones en órbita más rápidas y seguras.

Para los lectores más avanzados en tecnología, Device Edge incluye Red Hat Enterprise Linux (RHEL), Red Hat Ansible Platform y MicroShift, éste último aprovechando la tecnología de contenedores con esta versión más ligera del software Red Hat OpenShift de orquestación de Kubernetes. En una entrevista reciente, el director de Sistemas de Red Hat, Marco Bill, situaba el interés de su compañía en este proyecto en equilibrar los presupuestos con prioridades como la IA que, en su opinión, requerirá ejecutar aplicaciones “en diferentes ubicaciones, ya sea por razones geopolíticas o por costes”. Ya no bastará con disponer de infraestructura en un solo centro de datos, sino que habrá de conjugarla con la nube pública y, por qué no, con localizaciones en el espacio.

De esta manera, las compañías afirman que AxDCU-1 prestará apoyo a satélites de observación de la Tierra, ejecutará tareas de entrenamiento de IA/ML en órbita, realizará autenticación multifactor y detección y respuesta ante ciberintrusiones, podrá acometer análisis meteorológico espacial in situ, y podrá hacer copias de seguridad y recuperar datos y aplicaciones ante desastres fuera del planeta para infraestructuras críticas en la Tierra.

Existen experiencias previas, como las llevadas a cabo por HPE, que ha enviado supercomputadoras Spaceborne para probar el almacenamiento, la recuperación y el potencial operativo en misiones de larga duración. El software de Red Hat también está presente en Spaceborne, cuyo primer lanzamiento se produjo en 2017. En 2021 tuvo lugar el segundo lanzamiento y el año pasado se realizó el tercero, apoyándose para ello en servidores HPE EdgeLine y Proliant y en almacenamiento memoria flash.

Con este nuevo sistema orbital se pretende probar el almacenamiento y la recuperación en misiones espaciales de larga duración y la NASA lo utilizará en sus misiones a la Luna y Marte. Como sucede con AxDCU-1, el objetivo es acelerar el intercambio de información entre la Tierra y el espacio, especialmente más allá de la órbita baja terrestre desde donde la latencia se incrementa. Por este motivo es tan importante ejecutar el procesamiento de información orbital antes de ser transmitida. Adicionalmente, también se explorará el uso de IA y ML en la estación espacial.

Por otro lado, no puede obviarse en el interés geoestratégico y militar en estos proyectos, más aún en la actual carrera armamentística. El espacio lleva décadas jugando un papel protagonista en las estrategias de defensa de los países, tal y como se encargó de destacar en los años 80 el presidente de EEUU Ronald Reagan con su ambicioso proyecto Guerra de las Galaxias.

Una de las iniciativas que busca el procesamiento orbital con claros fines militares es la que puso en marcha el ministerio de Defensa de Italia el año pasado. El proyecto Arquitectura de Nube Espacial Militar (Military Space Cloud Architecture, MILSCA), encargado a la empresa armamentística italiana Leonardo con la participación de las empresas conjuntas Telespazio (67% Leonardo, 33% Thales) y Thales Alenia Space (67% Thales, 33% Leonardo) busca dotar al Gobierno y las Fuerzas Armadas de capacidad de computación y almacenamiento de alto rendimiento directamente en el espacio, como parte del Plan Nacional de Investigación Militar (PNRM).

Según lo previsto, MILSCA permitirá el almacenamiento de más de 100 terabytes de datos generados en la Tierra y en el espacio a bordo de cada satélite de la constelación que ponga en órbita. La capacidad de procesamiento tendrá una potencia superior a 250 TFLOPS (250 billones de operaciones por segundo) con precisión simple, empleando algoritmos avanzados que utilizan IA, técnicas de ML y big data. Además, el sistema podrá comunicarse e intercambiar datos de forma autónoma con otros satélites. En suma, la finalidad es procesar los datos con mayor rapidez, mayor disponibilidad de cara a los usuarios terrestres y menores riesgos de vulnerabilidades e interrupciones que si la infraestructura estuviera en la Tierra.

Actualmente este proyecto, que dura 24 meses, se encuentra en la fase de definición de la arquitectura, siendo previa al desarrollo de un gemelo digital del satélite con el superordenador (HPC, por sus siglas en inglés) y el resto de componentes satelitales. Con ese gemelo digital, que se ejecutará en el superordenador davinci-1 de Leonardo (uno de los primeros HPC aeroespaciales y de defensa del mundo) se simularán los diferentes escenarios de aplicación en un entorno digital. Si los estudios y las pruebas son satisfactorios Italia se embarcará en la puesta en órbita de la constelación de satélites necesaria. 

(Artículo en Público)