[디지털경제뉴스 박시현 기자] 인텔은 인공지능(AI) 기술을 인공위성 ‘파이샛-1(PhiSat-1)에 탑재했다고 밝혔다.
9월 2일 발사된 파이샛-1은 현재 530킬로미터 상공의 태양동조궤도에서 시속 27,500킬로미터 이상의 속도로 비행 중이다. 파이샛-1은 인텔 모비디우스 미리어드 2(Intel Movidius Myriad 2) 비전 프로세싱 유닛(VPU) 기반 새로운 초분광 열 카메라와 온보드 AI 프로세싱을 장착했다.
◆새로운 초분광 열 카메라와 온보드 AI 프로세싱 장착…하이파이 카메라로 대량의 데이터 처리 = 이 칩은 현재 다수의 스마트 카메라에 내장돼 있고, 99달러의 셀카 드론에도 활용되고 있다. 파이샛-1은 미래 연합 위성 네트워크를 만들기 위해 위성간 통신 시스템을 테스트하고, 극지방 얼음과 토양 습기를 감시하는 임무를 수행하고 있다.
인텔 모비디우스 미리어드 2가 해결하고 있는 첫 번째 문제는 파이샛-1의 카메라처럼 하이파이(High-fidelity) 카메라로 생성되는 대량의 데이터를 처리하는 방법이다.
파이샛-1 프로젝트의 공동작업을 이끈 유럽 우주국(ESA: European Space Agency)에 따르면 센서의 데이터 생성 능력은 세대마다 100배씩 증가하는 반면, 데이터 다운로드 성능은 세대마다 3~5배 정도 증가하는데 그쳤다.
게다가 지구 행성 표면의 약 3분의 2는 언제나 구름에 덮여있다. 이는 수많은 쓸모없는 구름 사진들이 일상적으로 촬영되고, 저장되고, 아까운 다운링크 대역폭으로 지구에 전송되며, 다시 저장되고, 몇시간 또는 며칠 후에 과학자나 알고리즘이 컴퓨터에서 확인해 삭제하는 과정을 거친다는 뜻이다.
ESA는 “엣지 AI는 마치 서부극의 해결사처럼 우리를 구하러 왔다”라며, “온보드 프로세싱을 사용함으로써 흐린 이미지를 식별, 폐기해 대역폭의 30%를 절약했다”고 밝혔다.
아일랜드의 스타트업인 유보티카(Ubotica)는 카메라 제조사인 코사인(Cosine)과 협업해 파이샛-1의 AI 기술 구축 및 테스트를 진행했다. 또한 피사 대학교(University of Pisa), 시너자이스(Sinergise)와 협업해 솔루션을 개발했다.
유보티카는 “우주는 궁극적으로 엣지 컴퓨팅이다”라며, “인텔 모비디우스 미리어드 2는 인상적인 컴퓨팅 성능을 갖추고 있으며, 매우 낮은 전력 소모로 구동되어 우주용 애플리케이션에 매우 적합하다”고 설명했다.
◆“이제 막 우주의 역사에 진입”, AI로 추론한 결과 공개 = 하지만 인텔 모비디우스 미리어드 2는 궤도 비행을 염두에 두고 제작되지는 않았다. 그리고 AI는 고려 사항도 아니었다. 우주선의 컴퓨터는 일반적으로 최첨단 상업 기술보다 최대 20년 늦은 매우 특화된 ‘방사선 내성’ 칩을 사용한다.
유보티카는 ‘방사선 특화(Radiation Characterization)’ 과정을 수행했고, 인텔 모비디우스 미리어드 2 칩에 일련의 테스트를 진행해 오류나 마모를 처리하는 방법을 알아냈다. 이 저전력 고성능 컴퓨터 비전 칩은 지구 대기권을 넘어 모험을 할 준비를 마쳤다.
하지만 다음 과제가 기다리고 있었다. 일반적으로 AI 알고리즘은 대량의 데이터를 사용해 ‘학습’하는 방법으로 구축되거나 ‘훈련’된다. 이 모든 시스템, 소프트웨어 통합 및 테스트는 유럽 전역에 걸쳐 6개의 서로 다른 조직이 참여한 가운데 완료하기까지 4개월이 걸렸다. 이 과정에서 인텔 모비디우스 미리어드 2는 파이샛-1의 AI 구동에 큰 지원을 했다.
그렇지만 로켓의 지연, 코로나 바이러스 유행, 비우호적인 여름 바람 등 일련의 관련 없는 사건들로 인해 파이샛-1이 궤도에서 작동하는지 보려면 1년은 더 기다려야 했다.
프랑스령 기아나에서 9월 2일에 진행한 발사는 문제없이 진행됐다. 인공위성은 모든 이미지를 저장하고, AI 구름 검출 과정을 기록해 지상의 팀은 이식된 ‘뇌’가 예상대로 작동하는지 확인할 수 있었다.
ESA는 “우리는 이제 막 우주의 역사에 진입했다”라며, “지구 관측 영상 이미지를 궤도 상의 인공위성에서 추출하고, 최초로 하드웨어 가속화된 AI로 추론한 결과를 공개하게 됐다”고 밝혔다.
위성은 유용한 픽셀만 보낼 수 있어 지상에 있는 과학자들의 시간을 절약하고, 대역폭 활용도를 향상시켰으며, 통합 다운링크 비용을 현저하게 절감했다.
산불이 나기 쉬운 지역을 비행할 때 위성은 몇 시간이 아니라 몇 분 안에 화재를 발견하고 해당 지역의 대응 요원들에게 알릴 수 있다. 바다 위에서 위성은 일반적으로 찾기 힘든 불량 선박이나 환경 사고를 발견할 수 있다. 숲과 농장에서 위성은 토양 수분과 농작물의 성장을 추적할 수 있다. 위성은 기후 변화를 확인하기 위해 빙하의 두께와 녹는 지역을 추적할 수 있다.
이러한 여러 가지 가능성은 곧 테스트될 예정이다. ESA와 유보티카는 파이샛-2를 준비하고 있으며, 또 다른 미리어드 2를 궤도에 올릴 계획이다. 파이샛-2는 단순한 사용자 인터페이스를 사용해 비행 중에 우주선에서 개발, 설치, 검증, 운용할 수 있는 AI 앱을 구동할 것으로 ESA와 유보티카는 기대하고 있다.
