Uzayda sürdürülebilirlik—eski uydulara yeni numaralar öğretebilir misiniz?

Gezegeni kurtarmak için “Azalt, Yeniden Kullan, Geri Dönüştür” gerektiğini hepimiz duyduk, peki ya “üç R”den herhangi birini uzaya uygulamaya ne dersiniz?

USC Viterbi’nin Bilgi Bilimleri Enstitüsü’ndeki (ISI) araştırmacılar, uzayda halihazırda bulunan fiziksel öğelerin, yani eski uyduların nasıl yeniden kullanılacağına bakarak bu zorluğun üstesinden geliyor.

Eski Uydular

Şu anda Dünya’nın yörüngesinde dönen birkaç bin uydu var. Çoğu zaten görevlerini tamamlamış veya birincil yaşam sürelerini aşmış durumda – bunlar “eski uydular”. Ve bazılarının donanımı bozulmuş olabilir ve sonunda enerjileri bitecek, yörüngeden ayrılacak ve uzayda yanacak olsa da, diğerleri fiziksel olarak iyi durumda. Öyleyse soru şu: onlarla ne yapmalı?

ISI Araştırma Ekip Lideri Alefiya Hussain, “Bu proje, uyduları farklı şeyler için yeniden kullanmanın yollarını arıyor. Uydulardaki yazılım bileşenlerini yeniden kullanmak üzere nasıl değiştirebileceğimizi bulmak için yazılım şirketi Tangram Flex ile iş birliği yapıyoruz. onlara.”

Devam etti, “Benimsediğimiz yaklaşım, uydunun içine bakmak ve bu belirli yazılım parçasının daha önce bu işlevi yerine getirdiğini söylemek, bu işlevi, onu yeniden kullanmanın bir yolu olarak başka bir şey yapması için gerçekten değiştirebilir miyiz?”

Bu nedenle, ilk adım, uydunun orijinal olarak ne yaptığını belirlemekti. Ve bunu yapmak için ters yönde çalışmaları gerekir.

Semantik Tersine Mühendislik (diğer adıyla Eski İşi Anlamak)

Bilgisayar biliminde “anlambilim”, bir talimatın anlamını veya bir bilgisayarın bu talimatı yerine getirirken gerçekleştirdiği işlemi ifade eder.

Ekibin, orijinal talimatların ne olduğunu anlamak için bir uydunun yazılımında tersine mühendislik yapması gerekecekti.

Bu metodoloji, bir ön DARPA AIE (Yapay Zeka Keşfi) programı da dahil olmak üzere, siber-fiziksel sistemlerin yazılımlarının anlamını yakalamaya odaklanan önceki ISI projelerinden kaynaklanmaktadır. Bunlar, dronlar ve otonom araçlar gibi farklı alanlarda önceki ve devam eden çabalardır.

ISI Araştırma Lideri Luis Garcia, bu düşünceyi uydulara taşımayı şöyle açıkladı: “Bu yazılımı analiz etmeyi düşündüğünüzde, bu bir tersine mühendislik projesidir. Bu siber-fiziksel sistemlerin anlamını anlamaya çalışıyorsunuz.”

Devam etti, “Belki kaynak koduna erişiminiz yoktur. Veya belki de belgelerine sahip olmadığınız eski bir yazılımdır ve bu kodun bununla ilgili gerçekte ne yaptığını daha iyi anlamak istiyorsunuz. fiziksel sistem. Uydunun nasıl hareket ettiğini kontrol ediyor mu? Bu bir iletişim sorunu mu? Yazılımın ne yaptığını bilmek istedik.”

Bu Otomatik Olabilir mi?

Fikir, anlamsal tersine mühendisliği otomatikleştirmek veya yarı otomatik hale getirmekti.

Makine öğrenimi (ML), birçok şeyi otomatikleştirmeye yardımcı olmak için kullanılabilir; ancak makine öğrenimi modelleri büyük veri kümeleri tarafından eğitilir. Sınırlı sayıda gerçek uydu yazılım sistemi vardır; bu, ekibin makine öğrenimi modellerini eğitmek için yardımcı olacak çok büyük miktarda veriye sahip olmadığı anlamına geliyordu.

“Senaryolar tasarlıyorduk. Ancak, yazılımda neler olup bittiğinin temsillerini çıkarmaya çalışan bir tersine mühendislik veya bir uydu uzmanının sürecini otomatik hale getirip getiremeyeceğimizi anlamak istedik. çok fazla veri var,” dedi Garcia. Ekip bunu nasıl çözdü? Garcia, “Çoğu zaman peşinden gittiğimiz türden senaryoları simüle eden kendi yazılım veri kümelerimizi oluştururduk” diye açıkladı.

Metodolojileri işe yaradı ve ekip, ISI’de DARPA ve IARPA dahil olmak üzere çeşitli kurumlarla yıllarca süren araştırmalara dayanarak yarı otomatik bir anlamsal tersine mühendislik boru hattını resmileştirmeyi başardı.

Yeni İşe Başla

Hussain, “Anlamsal tersine mühendislik yaptıktan sonra, uyduyu yeniden kullanmak için bir yönlendirmeli yeniden yapılandırma sürecini araştırıyoruz. Uzun vadede, uyduyu yeniden kullanmak için yazılım bileşenlerini ameliyatla değiştirmek istiyoruz.”

Bu çabada, Tangram Flex ve ISI, ABD Uzay Kuvvetleri ve ticari şirketlerin, sistemin amaçlandığı gibi çalışması ve siber güvenli olması için yörüngedeki yazılım bileşenlerini hızlı, güvenli ve emin bir şekilde yükseltebilmelerini sağlamak için ortaklık yapıyor.

Sıradaki ne?

Hussain, “Bu iki aşamalı bir çaba. Uydulardaki yazılım bileşenlerini yeniden kullanmak için değiştirmenin mümkün olup olmadığını görmek için 1. Aşamayı tamamladık” dedi.

Tangram Flex, bileşen tabanlı modelleme ve yazılım geliştirmenin yanı sıra sistem modernizasyonu, entegrasyon, güvence ve özerklik konularında uzmanlığa sahip, ürün odaklı bir yazılım geliştirme şirketidir.

Hussain devam etti, “Tangram Flex ile işbirliği yaparak, evet, bunun mümkün olduğuna inandığımız bir noktaya geldik.” Projenin 2. Aşaması duyurulduktan sonra çalışmalarına devam etmeyi umuyorlar. 1. Aşamada ekip, yörüngedeki yazılımı değiştirmenin mümkün olduğuna karar verdi; Aşama 2, bu planı eyleme geçirmekle ilgili olacak.