智能傳感衛星將攜“太空大腦”升空，助力推動精準農業

據麥姆斯咨詢報道，近期，歐洲科研團隊成功研發出一顆新型智能傳感衛星“直覺-1"（Intuition-1），該衛星可通過機器學習算法提供快速、低成本的土壤分析信息，將有效推動精準農業發展。該項目展示了將新型高光譜傳感技術與人工智能相結合，并集成于一個差不多鞋盒大小的操控箱中，實現了智能傳感技術的新突破。
邊緣計算，可以說是一個時髦的術語，指的是將數據處理方式從云端服務器轉移到地理上更接近數據源的地方。一些人認為，邊緣計算是下一次偉大的技術革命，對于通信寬帶嚴重受限的衛星而言，它的確是具有革命性意義的技術。
歐洲推行的“直覺-1"衛星計劃可提供土壤檢測數據，將致力于推動歐洲精準農業的發展。通過該項目，可按需為特定的農田區域進行精準灌溉和施肥，而不必像以往一樣澆灌整塊農田。精準農業不僅具備經濟效益，而且對環境也更友好，難點是它需要收集小范圍土壤條件的詳細信息。目前，如果要充分詳細地確定土壤養分水平，需要從多個地點采集樣本送往實驗室分析，這個過程通常需要三周左右時間。

“直覺-1"衛星搭載高光譜傳感器，能同時以數百種不同波長的光波觀測每塊土壤，可以有效地看到比人類視覺范圍更廣的色域。通過比較不同波長效果的圖像，分析人員可以推斷出相對應的化學成分。
QZ Solutions公司的執行官Zbigniew Kawalec表示：“通過‘直覺-1’衛星，可以確定土壤中鉀、鎂、磷的含量或土壤pH值等參數。"該公司位于波蘭奧波萊，致力于土壤分析技術開發。

通常，這種分析會在地面的服務器上進行。但由于高光譜成像涉及大量數據，一張幾千公頃土地的圖片就占據了千兆字節，因此需要從衛星發送到地面的數據量非常大。有效的解決方案是利用高效的機器學習算法在衛星內部操控箱進行高光譜分析處理。這樣，衛星只需將土壤分析結果傳送到地面即可。
位于波蘭的空間應用自主系統專業機構KP實驗室公司（KP Labs），已開發訓練出一種任務模型，并通過飛機拍攝的波蘭南部地區的高光譜圖像，對該模型進行了驗證。這項技術也可以應用于航空成像，不過KP實驗室開發人員表示，通過衛星能以更低的成本覆蓋到更廣的區域，因此下一階段將著力證實該技術可適用于衛星拍攝的高光譜圖像。
“直覺-1"是一個6U或6個單位的立方體衛星，即由6個標準尺寸（10立方厘米）的模塊（3 x 2 x 1）組成。它的掃描分辨率可達30米，以往需要幾周才能獲取的土壤數據，目前可縮短至幾天內，且無需對土壤樣本進行持續采集和處理。該衛星將搭載高光譜相機、數據處理單元和機器學習算法，于2022年底發射升空。

該項目由歐洲的Φ-Lab計劃資助，旨在開拓對地觀測衛星的創新模式。這項工作建立在早期實驗室項目基礎上，早期主要是利用神經網絡評估海冰和土壤濕度，這也表明此類方法可用于衛星在軌數據的處理。
“直覺-1"衛星展現了目前可將多少邊緣計算能力壓縮在一個小空間內，未來，其它使用類似傳感技術的新一代智能衛星也將蓄勢待發。當前，此類機器學習算法已進入一些小型機器人應用領域，包括大眾市場的無人機、用于尋找水下地雷的無人潛水器，甚至用于搜索地下隧道的機器狗。在任何通信受限的地方，邊緣計算和機器學習就有可發揮的空間，為信息本地化處理提供可能，正如“直覺-1"衛星所展現的。當然，太空不是發展的極限。

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