Znanost in tehnologija

Znanje strokovnjakov na Institutu Jožef Štefan podaljšuje delovanje satelita v orbiti Marsa

Ljubljana, 13. 12. 2017 07.11 |

PREDVIDEN ČAS BRANJA: 6 min
Avtor
Saša Senica
Komentarji
44

Pri delovanju starejših satelitov je optimalna poraba električne energije še kako pomembna, saj z leti baterije postajajo vse slabše. Tako se čas v orbiti Marsa izteka Esinemu satelitu Mars Express, da pa bi iz njega tudi v zadnjih letih izstisnili še največ, so na pomoč priskočili strokovnjaki z Instituta Jožef Štefan. Podobne modele na podlagi tehnologij strojnega učenja sicer lahko uporabijo tudi v medicini.

Satelit Evropske vesoljske agencije (Esa) Mars Express je skupaj z landerjem Beagle 2 v smeri rdečega planeta poletel že leta 2003. Lander je svojo kariero nesrečno sklenil še istega leta, njegov večji brat pa še danes uspešno krmari okoli našega soseda.

A po 14 letih se satelit izrabi, še najbolj na udaru je njegova baterija, ki se polni prek solarnih panelov. Inženirji pri Esi morajo pametno uporabljati energijo, da ohranjajo znanstvene instrumente pri ustrezni temperaturi v neprijazni okolici, kjer so temperaturni razponi ogromni, in da tako z dosežki, posnetki in meritvami upravičijo svoje znanstveno delovanje.

Satelit Mars Express je v orbiti rdečega planeta že 14 let (gre za umetniško upodobitev satelita).
Satelit Mars Express je v orbiti rdečega planeta že 14 let (gre za umetniško upodobitev satelita). FOTO: ESA

Baterija je iz leta v leto slabša, proizvodnja energije pa vse manjša, in na tej točki so v zgodbo uspešne vesoljske misije vskočili strokovnjaki z Instituta Jožefa Stefana (IJS). Lani je namreč ekipa MMMe8 z Oddelka za tehnologijo znanja zmagala v Esinem izzivu, v katerem so sodelovale ekipe iz celega sveta. Ekipe so morale iz podatkov za tri marsovska leta (eno marskovsko leto šteje 687 naših dni) razviti model napovedovanja porabe električne energije za naslednje marsovsko leto.

Model je uspešen in ga Esina inženirka Luke Lucas, ki upravlja s plovilom, že, kot so predstavili na predavanju na institutu, s pridom uporablja, a model bi lahko še dodelali, je poudaril Sašo Džeroski, redni profesor in znanstveni svetnik na IJS, in dodal, da si zato želijo nadaljnjega sodelovanja z Eso, katere pridružena članica je tudi Slovenija.

''Zanimanje za sodelovanje je veliko, saj so rezultati naše skupine za njih relevantni. Slišali smo lahko, da s tem modelom prihranijo 20 W, kar je dovolj za operacijo določenega instrumenta na satelitu, ki se mu izteka življenjska doba. To torej pomeni, da lahko naredijo nekaj več znanosti,'' je bil jasen Džeroski in dodal, da so trenutno v teku pogovori o morebitnem financiranju. Tudi sicer je po njegovih besedah znotraj Ese veliko interesa za nove tehnologije strojnega učenja (ang. machine learning) in umetne inteligence, na tem področju pa imamo pri nas veliko znanja in tako si lahko na IJS zagotovo obetajo razširitev sodelovanja z Eso v prihodnjem oziroma prihodnjih letih.

Kakšen model je ekipa razvila in zakaj je tako pomemben za satelit?

''Morda bi si kdo mislil, da v vesolju ni pomembno, da je satelit ogrevan, a dejstvo je, da tam zunaj temperature dosežejo tudi absolutno ničlo, določeni instrumenti, da delujejo, pa morajo biti ogrevani na zemeljsko sobno temperaturo. Tako se je Esa zavedala potrebe po napovedovanju porabe električne energije,'' je pojasnil Džeroski.

Esa je tako pripravila ''open source'' tekmovanje, kjer so bili sodelujočim na voljo podatki o operacijah satelita v zadnjih treh letih, cilj pa je bil čim bolj natančno napovedati porabo za četrto marsovsko leto.

''Kot ste videli, je inženirka imela na roke narejeno napoved in obstajala je drastična razlika v točnosti napovedi. To pomeni, da prej (pred IJS modelom op.a.) s to energijo niso razpolagali, ker so se držali varne poti - s preveliko porabo energije bi lahko ogrozili varnost satelita - zdaj pa lahko s temi zelo natančnimi napovedmi lažje razporejajo energijski proračun za posamezne operacije. Posledično to pomeni, da lahko delajo tudi posnetke, ki jih prej niso. Naši modeli jim torej povedo točno oziroma zelo točno, koliko energije bodo potrebovali, preostanek pa lahko uporabijo za instrumente, kamere, spektometre in podobno,'' je razložil.

Model je že v uporabi, lahko bi ga še dodelali

Inženirka zmagovalni model že uporablja in napovedi s pridom upošteva pri načrtovanju porabe, ''ni pa model še v tako lepi obliki, kot bi lahko bil,'' je pojasnil Džeroski in nadaljeval, da ''ravno na tej točki tečejo pogovori, kako bi zagotovili podporo za to delo, da se za uporabnika izdela čim bolj prijazno orodje''

''Vsa znanost, ki je potrebna, je že tu, vendar sta na eni strani znanost in znanje, na drugi pa uporabno orodje.''

''Pri Esi zdaj z našimi rezultati nekaj delajo 'peš', želimo pa jim olajšati uporabo napovedi. Pogovarjamo se o razvoju orodij za podporo odločanj, da bi torej že sami vzeli napovedi in na osnovi tega svetovali, da bi bilo morda dobro slikati, vklopiti spektometer,'' je razpredal profesor, ki se zaveda, da stroji (za zdaj) še niso na ravni človeka. ''To so bolj kompleksna vprašanja, saj ne gre več za podatke o operacijah samega satelita, ampak tudi o ciljih, ki jih ima človeški operater, kaj želi doseči,'' je poudaril.

Za koliko so podaljšali delovanje satelita, ni mogoče natančno povedati

Na vprašanje, za koliko je model podaljšal življenjsko dobo baterije in satelita, je težko odgovoriti, saj na to vpliva več faktorjev, je pojasnila inženirka Lucasova, ki je pri misiji Mars Express zadolžena za načrtovanje odprave in upravljanje polovila.

''Če vem, koliko energije imam, potem jo lahko bolj pravilno uporabljam in lahko naredim več znanosti. In to je bistvo. Financirani smo zaradi znanosti. V naslednjih petih letih je pred nami nekaj daljših mrkov in ti so najbolj kruti do baterij. Zdaj imam možnost izbire, kako uporabim energijo, ki je na voljo, in kako naj izberem, da bodo le-te najmanj trpele. Brez modelov bi zagotovo naredili manj znanosti,'' je dejala in naredila preprosto primerjavo.

''Če baterijo mobilnega telefona vseskozi prazniš do ničle, česar baterije ne marajo, tako ne bodo imele dolgega roka trajanja. Z znanjem, ki ga dobim iz modela, vem, koliko in kako porabiti energijo, da zdržala dlje, da bom dobila več znanosti in daljšo življenjsko dobo baterije.''

V nekem trenutku bo slovo od satelita zagotovo prišlo. Lucasova je pojasnila, da so zdaj v zadnji fazi delovanja, ko se že pojavljajo okvare. Zagotovo satelit ne bo pristal kot smet na površju rdečega planeta, je zatrdila. ''Veliko je sporazumov o zaščiti planeta, tako da strmoglavljenje na Mars ne pride v poštev. Glede na sovpadanje orbit, bomo najverjetneje strmoglavili na planetovo luno Fobos,'' je dejala in dodala, da je tudi to še stvar različnih faktorjev.

Ta posnetek kraterja v gorovju Thaumasia na Marsu avgusta letos morda brez modela IJS ne bi nastal.
Ta posnetek kraterja v gorovju Thaumasia na Marsu avgusta letos morda brez modela IJS ne bi nastal. FOTO: ESA/DLR/FU Berlin

Podobne modele lahko uporabijo tudi v farmaciji in medicini

Skupina pod vodstvom Džeroskega se sicer na institutu ukvarja z razvojem metod za analizo kompleksnih podatkov. Pri konkretnem primeru satelita tako niso napovedovali le uporabe energije za celotni satelit, ampak za vsakega od 33 odjemnih mest.

S to metodologijo se lahko lotijo najrazličnejših drugih problemov. Denimo za napovedovanje učinkovitosti določenih zdravil, je dejal Džeroski. Na tem področju so sodelovali z nizozemsko univerzo in pri zdravilih je ključnega pomena, ne le učinkovitost, ampak tudi morebitna toksičnost. Opisal je primer okužbe celic z bakterijo tuberkuloze, ko se lahko zdravilo sicer uspešno spopade z bakterijami, a pri tem poškoduje tudi zdrave celice.

Tudi tu gre za kompleksen problem, saj je govora o številnih spojinah, o vrsti podatkov najrazličnejših testiranj te spojine in podobno, je pojasnil in dodal, da lahko z javno dostopnih podatkov izdelajo računalniške modele, ki napovejo učinkovitost zdravila, s tem pa zoožijo nabor zdravil, ki jih nato preizkusijo v laboratorijih. ''S temi pristopi, ki že vnaprej identificirajo bolj učinkovite kandidate, se drastično poveča uspeh,'' je povedal in dodal, da se s tem seveda znižajo tudi stroški. Na tem področju prav tako pripravljajo nov projekt s tržaškim institutom za genski inženiring in biotehnologijo, pri katerem bodo sodelovala tudi podjetja, ki jih zanima izkoriščanje takšnih modelov tudi v komercialne namene.

  • 8
  • 7
  • 6
  • 5
  • 4
  • 3
  • 2
  • 1

KOMENTARJI (44)

Opozorilo: 297. členu Kazenskega zakonika je posameznik kazensko odgovoren za javno spodbujanje sovraštva, nasilja ali nestrpnosti.

Mister iks
13. 12. 2017 18.30
-5
Spet podlaga za financiranje iz našega proračuna.
Kliko7
13. 12. 2017 16.03
-12
V Ameriki se vejo ne,kje je slovenija, ne pa nek levi institut,...lari fari
gozdar1
13. 12. 2017 16.54
+2
PejtGaPogledatBrane
13. 12. 2017 13.41
+3
Pojavil se je zanimiv 'trend'! Namreč, vse več je takih, ki smatrajo, da je Zemlja ravna. Se strinjate, da bi vsi oni morali imeti prav posebno oznako na osebnih dokumentih? Da bi jih vsi organi te države tudi drugače obravnavali :-) prosim stopite iz vozila ajaaa sej vi ste za ravno Zemljo...je že v redu nasvidenje, srečno.
Svalbard
13. 12. 2017 15.07
-6
brainhead007
13. 12. 2017 15.22
-8
sej je dokazano, da krivulja zemlje ne obstaja, ze 100x obdelana tema...
gozdar1
13. 12. 2017 16.55
+4
felix59 drugič
13. 12. 2017 20.20
-4
Že Galileo Galilei je napisal , da se vrti horizontalno , zato ni tukaj nobene dileme o ploščatosti zemlje.
brainhead007
14. 12. 2017 09.39
-1
samo dokazi krivuljo, pa bos edini car, ki mu je to kadarkoli uspelo... pa zraven se dodaj kalkulator zemeljske krivulje, pa da te vidmo, frajer, kaj bo ratal iz tega hehe...pa vso sreco s tem
gozdar1
14. 12. 2017 10.24
+1
Kako je že tista z ladjo, ki izginja za obzorjem ali pa okrogla senca na luni,.. aja to za vas niso dokazi.
Lucki9
14. 12. 2017 11.19
-1
Nima veze kakršenkoli dokaz ki ga podaš ga zavračajo, ali ga ne razumejo ali pa so oprani huje kot nacisti. Pač žalostno da imamo v 21 stoletju tako primitivne ljudi.
brainhead007
14. 12. 2017 19.13
-1
ladja nikamor ne zgine, ampak se ti samo zdi, ker je tvoj vid omejen glede horizonta...naslednjic, ko bo ta ista ladja (ZGINLA), probaj nato vzeti daljnogled v roke in jo bos ponovno zagledal v celoti...tudi spodnji del ladje bo viden...
brainhead007
14. 12. 2017 19.15
-1
lucki, kaj zate pomeni dokaz ?...opredeli mi te dokaze, da vidim, v cemu se to jst tako motim...glede opranosti, pa res ne mislim izgubljati besed
Lucki9
14. 12. 2017 22.02
+0
Grem stavit kar hočeš da ladje ne boš videl z ničemer, po tvoji logiki bi torej moral videti iz Portugalske v New York, če imaš teleskop? Pa ne nabijaj da človeško oko ne vidi če lahko vidiš planete. Dokazov imaš kolikor hočeš že iz opazovanja nebesnih teles se vidi kakšne oblike so. Če rabiš dokaze samo napiši proofs that earth isn't flat pa boš videl.
brainhead007
15. 12. 2017 09.38
-1
lej stari, probaj jo pogledat z daljnogledom, nebo ti zal...te strani na yt, ki si omenil so samo dezinformacije, ki so placane s strani organizacij, lohk ti nastejem tudi jst dost linkov, ki dokazujejo ravno nasprotno, ce cva ze o tem...najboljsi dokaz ti bo bil, ce se sam prepricas...probat ni greh
Lucki9
15. 12. 2017 11.16
+0
lej stari povej kaj se dogaja v New Yorku. Opran si do amena sam še enega opazovanja nisi naredil pa navajaš neke poskuse, ki vem da so napačni. Ti lahk našteješ dost linkov, ki dokazujejo ravno Zemljo jaz pa ti prilimam 10 linkov, ki ti bodo povedali zakaj so tvoji linki bedarija.
rossi66
13. 12. 2017 13.04
-12
Imam lepe spomine na 11 let raziskovanja na IJS, v zdaj ze, daljni preteklosti... in gotovo thumb up takemu dosezku, kot je opisan zgoraj, ampak roko na srce, strojno ucenje, rudarjenje podatkov in teksta, predictive and prescriptive analytics..., vse to je ze mainstream dandanes. In podobni podatkovno vodeni modeli, se ogromno ze uporabljajo v medicini. Tudi sam razvijam podobne modele za naftno industrijo... Tako da, cestitke ampak, kot bi dejali americani..., nothing to write home about.
BPGC
13. 12. 2017 18.27
-2
superfly7
13. 12. 2017 12.09
-2
Hvala bogu, da takšni imbecili kot so tu v komentarjih ne vodijo zadev in financiranja znanstvenih inštitutov. Raziskovanje vesolja je najpomembnejša "ekspedicija" človeštva, ker Zemlja ne bo sposobna vzdrževati naraščanja prebivalstva, zato se mora človeštvo usmeriti navzven v širno vesolje in Mars je ena izmed opcij zaradi lege v "pasu življenja".
Madeni
13. 12. 2017 12.25
+2
Mi smo v RESTU samo po tej zemlji lohla sirjemo in ne moremo nikamor, in tudi nikoli ne bomo šli nikamor ker preprosto ni kam iti..Znanje zemljanov se konča nekaj tisoč metrov pod morjem, nekaj sto pod zemlo in nekaj tisoč v zrak..To je vse kar znamo zmoremo in vemo..Potrebno bo ukinit socijalo, zmanjšat prirastek obdavčit velike družine in se sprijaznit z tem MALO KAR NAM JE NA RAZPOLAGO..
indiana2222
13. 12. 2017 12.39
-1
supefly7...ti pa si ovca PRVE KAVALITETE Z DIPLOMO! A pa prov na vsako foro padeš, ki jo pordaja nasa in njej podobna skropucala?
Lucki9
13. 12. 2017 13.49
-2
toronto ti si pa na spodnjem delu IQ spektra, če ne vidiš kaj vse je raziskovanje prineslo človeštvu bodi tiho in pojdi nazaj v proizvodnjo delat
superfly7
13. 12. 2017 14.35
+0
toronto - takim kot si ti bi bilo potrebno odvzeti pravico razmnoževanja in volitev.
gozdar1
13. 12. 2017 17.01
+3
toronto2016 - v tekstu ni niti z besedico omenjena nasa vam pa očitno nekaterim povzroča težke travme.
cirenij
13. 12. 2017 11.58
-1
Pa kaj nas briga Mars, pa ostali planeti? Mi živimno tukaj in zdaj. S temi problemi naj se ukvarjajo. In ne, da se ta denar zapravlja za nekaj, česar človeškemu umu ne bo nikoli dosegljivo.
jan.k94
13. 12. 2017 14.54
-2
Miliarderji bojo počasi rabili nov planet, ker glede na to kaj danes delamo z zemljo, dolgo več ne bo šlo
gozdar1
13. 12. 2017 16.57
+3
Če bi vsi tako razmišljali, bi ti še vedno poskakoval sredi afriške savana po možnosti še vedno po vseh 4.
Madeni
13. 12. 2017 11.12
+2
Po novem je to KRIMI-COCA INŠTITUT..razvijajo znanstveni KRIMINAL..
gggg1
13. 12. 2017 12.39
+1
janezov uč
13. 12. 2017 10.46
+0
pri nas ni inštituta jožef Štefan, imamo pa inštitut jožef Stefan.
rossi66
13. 12. 2017 12.58
+5
elektroncek
13. 12. 2017 10.05
-2
Kapo dol IJS! Ogromno so doseli v zadnjih 5tih letih! Obvladajo resnično in zelo slabo cenjeni so!
CIGU MIGU
13. 12. 2017 09.43
+10
mene zanima kdaj bodo izumili kako bodo ljudje preživeli z 500 euri na mesec,,niso še imeli predavanj,ali je profesor umrl
Madeni
13. 12. 2017 11.23
-2
Jankovič ga je že imel kako ukrasti ( zaslužiti ) prvi milijon in kako je ko te Partija, Kučan, Roop IN OSTALI okronajo za direktorja Merkatorja in za plačilo naženejo na VOLITVE..V PRVI VRSTI PA USRANA RDELČA AVANTGARDA..samoklicana rdeča driska..
jan.k94
13. 12. 2017 14.55
+1
Ne rabiš predavanja, samo čez mejo moraš iti
appollyon
13. 12. 2017 15.23
+1
indiana2222
13. 12. 2017 09.30
-4
uuu, ma kera novica, se mi še sedaj tresejo kolena od vzhičenja!!! MA ker dosežek, res, neverjetno, grem sedaj takoj pred insštitut postavit spomenik, ker to pa je, huuh...ma sploh ne morm prit k sebi, uauuuu, norooo!!!!! V resnici, PATETIKA(BEDARIJA) BREZ PRIMERE !
Entropy
13. 12. 2017 08.56
-3
Kdo je pa satelit slikal v orbiti Marsa?Nihče,ker so to pravljice iz širnega vesolja,ki ne obstaja,slika je računalniško ustvarjena in ponujena realna,kaj pa folk ve,kaj je realno in kaj ne,če so fujtrani z lažjo od zibelke do groba!
Madeni
13. 12. 2017 09.22
+0
Kaj ne veš posnel jih je tisti, ki je pobral opremo in posnel slike pristanka na mesecu..baje so tam bili prvi Električarji, ki so napeljali Electriku..
gozdar1
13. 12. 2017 17.00
+4
Za nepismene, pod sliko piše umetniško poustvarjena. Razen če sta vidva sposobna letalo slikat iz notranjosti.
Našvasan_zob
13. 12. 2017 08.51
+15
Naredte model optimalne porabe JS in ga predstavite javnosti.. Pol pa vse to nesemo Štrudlu in ostali izsiljevalski mafiji..
adapter
13. 12. 2017 08.47
-1
uaauuu pa to je noroooo, kaksen dosezek nekega super duper plastik fantastik IJS. BRAVO PLOSK PLOSK... dober zdaj grem pa delat resne stvar, ker tole je zguba casa
gggg1
13. 12. 2017 12.41
+1
A zmanjševanje porabe energije zate ni resna stvar?
Našvasan_zob
13. 12. 2017 08.40
+17
Optimalne porabe Javnega sektorja ne bodo naštudiral v 1000 letih...