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O futuro da observação da Terra: os satélites privados e a IA trazem benefícios, mas também apresentam riscos
Somos uma espécie baseada no planeta: com algumas exceções notáveis (astronautas), todos os que já viveram permaneceram colados à nossa Terra giratória, que agora alberga 8,3 mil milhões de pessoas.
Essa é a gravidade da situação. Mas também somos um mundo de inundações, tufões, terremotos, calamidades de calor e frio, erupções vulcânicas e até encontros com desastres causados pelo sol. auroras e hematomas de entrada asteróides.
É um mundo que vale a pena observar – e há décadas é isso que as naves espaciais têm feito. Mas o que eles veem e quem está do outro lado da rede espacial telescópios capturando nossas ações diárias, com falhas e tudo, aqui em terra firme?
Privacidade, segurança e confiança
Recentemente, a Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Económico (OCDE), um grupo com sede em Paris, publicou um relatório sobre a expansão do acesso a satélite Dados de observação da Terra, destacando o que isso significa para privacidade, segurança e confiança.
“Avanços em sistemas ópticos, fotônica, computação em nuvem e inteligência artificial (AI) democratizaram a qualidade e a acessibilidade dos dados de satélite. No entanto, esta convergência de tecnologias também acarreta riscos, nomeadamente para a segurança nacional e a privacidade”, afirma o relatório, da autoria de Marit Undseth e Claire Jolly, da OCDE.
A ampliação do acesso a dados avançados de satélite também cria novos desafios, afirma o relatório, como uma das principais características do Terra observação — a sua natureza de dupla utilização. “Os mesmos satélites usados para rastrear pesca ilegal muitas vezes também pode detectar movimentos de tropas militares”, escrevem os autores.
Novas preocupações
O relatório da OCED observa que Dados de observação da Terra e a convergência tecnológica com a inteligência artificial levantam novas preocupações sobre a segurança nacional, a privacidade e o uso ético destes dados.
Na verdade, o relatório aponta para o risco crescente de imagens de satélite falsas ou utilizadas incorretamente. “Como parte da tendência crescente de desinformação digital, a confiança nos dados de satélite pode ser minada por imagens falsas, mal interpretadas ou intencionalmente deturpadas”, afirma.
A Space.com perguntou aos principais especialistas em sensoriamento remoto o que está sendo feito, o que está sendo aprendido e com o que devemos nos preocupar.
Soberania e eficiência de custos
Viktor Stoyanov é diretor operacional de Soluções Inteligentes da Space42, onde supervisiona o desempenho operacional e financeiro da unidade de negócios.
A Space42 é uma empresa de tecnologia espacial sediada nos Emirados Árabes Unidos que integra comunicações por satélite, análises geoespaciais e capacidades de IA. O grupo dirige a constelação Foresight Earth Observation de radar de abertura sintética (SAR) satélites.
Space.com perguntou a Stoyanov sobre o crescente uso internacional de dados de sensoriamento remoto.
“Os governos esperam cada vez mais que os sistemas de observação da Terra proporcionem soberania e eficiência de custos, dois objectivos que durante muito tempo foram vistos como mutuamente exclusivos, uma vez que a soberania normalmente significava pesados investimentos no país em investigação e desenvolvimento duplicados e infra-estruturas de capital”, respondeu ele.
Dupla utilização
Stoyanov disse que o foco do Space42 é combinar esses dois resultados.
“Acreditamos que isso só pode ser alcançado através da cooperação internacional. Nossa constelação Foresight reflete este modelo, como a primeira constelação soberana de radares de abertura sintética de dupla utilização na região”, disse Stoyanov.
Os satélites foram fabricados em parceria com a ICEYE na Finlândia, com integração crítica e testes concluídos nas instalações da organização em Abu Dhabi.
“A instalação de Abu Dhabi foi construída de forma económica e escalável, para que possa satisfazer os actuais requisitos de soberania proporcionais ao tamanho da constelação, com a capacidade de expandir a instalação e satisfazer a procura de programas futuros”, disse Stoyanov.
Através de nuvens, poeira e escuridão
Que novas tecnologias em órbita estão sendo aplicadas à observação da Terra?
“A maior mudança nos últimos anos foi a mudança de poucas plataformas grandes e de uso geral para constelações de pequenos satélites especializados e radares de abertura sintética”, disse Stoyanov.
“Imagens de satélites SAR através de nuvens, poeira e escuridão, o que é extremamente importante para a nossa região e para qualquer cliente que precise de consistência, independentemente do tempo e do clima”, acrescentou.
Olhando para o futuro, Stoyanov disse que a curta vida útil dos satélites em órbita baixa da Terra é uma oportunidade para garantir que cada ciclo de reabastecimento se torne um ciclo de atualização.
“À medida que planeamos manter e expandir a nossa frota, procuraremos continuamente implementar melhorias técnicas em várias métricas de desempenho do sistema – resolução, latência, vida útil do satélite, por exemplo”, disse Stoyanov.
Inteligência artificial
Uma constelação SAR gera muito mais imagens do que os analistas podem revisar manualmente dentro do tempo alocado, disse Stoyanov. Portanto, o valor está no que pode ser extraído dele, e não nos pixels em si.
A IA está, portanto, tornando-se cada vez mais importante como ferramenta de classificação de dados de sensoriamento remoto, disse Stoyanov. Hoje é a única forma prática de trabalhar, por três motivos: volume, velocidade e precisão.
Os clientes que respondem a uma inundação, a um incidente marítimo ou a uma interrupção na cadeia de abastecimento precisam de uma resposta em minutos, e não de um relatório na próxima semana – “inteligência de nível de decisão em minutos”, explicou Stoyanov.
No que diz respeito à precisão, embora analistas treinados sejam excelentes na interpretação e classificação de objetos grandes – como edifícios e embarcações marítimas – há mudanças que o olho pode facilmente não perceber. “Algoritmos que comparam cada nova passagem com a linha de base histórica – eles as capturam de forma consistente, sem fadiga”, disse Stoyanov.
Modelo híbrido
Francis Doumet é CEO e cofundador da Metaspectral, uma empresa com sede em Vancouver, British Columbia, que desenvolve tecnologia de IA para analisar rapidamente imagens hiperespectrais.
Doumet vê a colaboração entre diferentes agências espaciais nacionais como “extensa e, de forma única, muito aberta”. As missões são frequentemente realizadas através de “financiamento, instrumentos, conhecimentos especializados e infra-estruturas terrestres partilhados”, disse ele, com os dados científicos resultantes disponibilizados internacionalmente.
As imagens comerciais são distribuídas de forma menos aberta porque são licenciadas comercialmente e podem ter implicações de segurança, disse Doumet, mas permitem cada vez mais a cooperação internacional no sector da defesa.
Por exemplo, o Força Espacial dos EUAO programa de Vigilância Tática, Reconhecimento e Rastreamento (TacSRT) da empresa combina imagens comerciais de satélite e análises de empresas americanas e nações aliadas para responder rapidamente às solicitações operacionais, disse Doumet.
“Isto moldou o setor de observação da Terra num modelo híbrido”, disse Doumet. Os governos e os aliados partilham requisitos e informações, explicou, enquanto os operadores comerciais fornecem imagens e análises “a uma velocidade e escala que seria difícil ou impossível para uma única nação produzir sozinha”.
Sensores hiperespectrais
A melhoria na resolução espacial dos sensores hiperespectrais é um avanço importante na observação da Terra, destacou Doumet.
Melhores sensores, compressão de alta velocidade e comunicações melhoradas, como links ópticosestão agora diminuindo uma “lacuna de resolução”. A IA integrada é igualmente transformadora, acrescentou.
“Os satélites podem analisar imagens em tempo real, identificar assinaturas relevantes e transmitir alertas ou compactar produtos de inteligência em vez de esperar para baixar um cubo de dados hiperespectrais inteiro”, explicou Doumet.
Impressões digitais espectrais
Angie Crews é pesquisadora principal associada da Universidade do Colorado, Centro de Iniciativas de Segurança Nacional de Boulder.
“Tem havido um tremendo crescimento na indústria comercial de sensoriamento remoto”, disse Crews ao Space.com, observando que este campo era anteriormente baseado no governo. “Agora é possível para essas empresas comerciais implantar constelações inteiras de satélites de observação da Terrao que muda fundamentalmente a arquitetura existente.”
As tripulações apontaram para a natureza hiperespectral do sensoriamento remoto da Terra – obtendo as “impressões digitais espectrais” do que está ocorrendo na Terra.
“É impressionante como a indústria está avançando com algumas dessas capacidades”, disse ela.
Ato de equilíbrio
“Há alguns benefícios tremendos, bem como algumas coisas em que precisamos de pensar” quando se trata da nova direcção que a observação da Terra está a tomar, disse Crews. Os dados de sensoriamento remoto podem ser inerentemente de dupla utilização, acrescentou ela.
“No geral, penso que estamos a ver alguns benefícios enormes dos nossos sistemas comerciais de detecção remota cada vez mais capazes. Mas isso levanta algumas questões de segurança e governação”, disse Crews.
É um ato de equilíbrio para administrar, de acordo com Crews. Qual a melhor forma de proteger a informação para fins de segurança nacional em vez de não restringir a inovação apresentada pelas empresas privadas de observação da Terra?
Informações significativas
Mudando para sua função de professora na Universidade do Colorado, Boulder, Crews disse ao Space.com que uma das coisas que é especialmente importante é treinar estudantes no campo do sensoriamento remoto para pensar além de qualquer sensor ou conjunto de dados.
“A próxima geração precisa entender como funcionam as diferentes tecnologias de detecção e também como trabalhar com conjuntos de dados muito grandes e extrair informações significativas usando IA e aprendizado de máquina”, disse Crews.
“Também precisamos treinar os alunos no pensamento crítico e garantir que eles estejam cientes das limitações da IA. A física subjacente precisa ser compreendida e os resultados precisam ser validados para que os alunos usem e interpretem os resultados de forma adequada”, concluiu ela.
