Digital Twin Earth, l’informatique quantique et l’intelligence artificielle occupent le devant de la scène lors de la Φ-week de l’ESA

Digital Twin Earth, la jumelle numérique de la Terre

La troisième édition de l’événement Φ-week, entièrement virtuelle, met l’accent sur la manière dont l’observation de la Terre peut contribuer au concept de jumelle numérique de la Terre – une copie évolutive, numérique, de notre planète qui réplique fidèlement le comportement de la Terre. Alimentée en permanence par des données d’observation de la Terre, combinées avec des mesures in situ et de l’intelligence artificielle, Digital Twin Earth aidera à fournir une représentation fidèle des changements passés, présents et futurs de notre monde.

Digital Twin Earth aidera à visualiser, surveiller et prévoir les activités naturelles et humaines sur la planète. Le modèle sera capable de surveiller la santé de notre planète, d’effectuer des simulations de l’impact de l’activité humaine sur le système interconnecté Terre et d’apporter son soutien au domaine du développement durable, renforçant ainsi les efforts européens pour un meilleur environnement visant à répondre aux défis urgents et aux cibles visés par le Pacte vert (Green Deal).

La séance d’aujourd’hui a commencé par des discours inspirants du Directeur général de l’ESA, Jan Wörner, du Directeur des programmes d’observation de la Terre de l’ESA, Josef Aschbacher, de la Directrice générale du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (ECMWF), Florence Rabier, du Directeur général adjoint pour l’industrie de défense et l’espace à la Commission européenne, Pierre Delsaux, ainsi que du Directeur général de DG CONNECT à la Commission européenne, Roberto Viola.

Pierre Delsaux a commenté : « Comme la Présidente de la Commission européenne l’a répété récemment pendant le Discours sur l’état de l’Union, il est évident que nous devons nous attaquer au changement climatique. Le programme Copernicus met à notre disposition certains des meilleurs instruments, satellites, permettant de nous donner une vue complète de la santé de notre planète. Mais le spatial n’est pas seulement un outil de surveillance, il s’agit également de solutions que nous pouvons appliquer à notre économie afin de la rendre plus verte et plus numérique. »

Roberto Viola a déclaré : « La Φ-week est la semaine des technologies de rupture et nous avons conçu nos programmes européens pour qu’ils apportent un soutien à des communautés comme celles-ci. »

Florence Rabier a ajouté : « L’apprentissage machine et l’intelligence artificielle pourraient améliorer le réalisme et l’efficacité de Digital Twin Earth, tout particulièrement pour les événements météorologiques extrêmes et les modèles numériques de prévisions. »

Jan Wörner conclut : « La Φ-week est le parfait exemple de l’approche ‘New Space’ qui met l’accent sur l’innovation de rupture, l’intelligence artificielle, l’agilité et la flexibilité. »

Toute la semaine, des experts se réuniront pour discuter du rôle de l’intelligence artificielle dans le concept Digital Twin Earth, de son implémentation pratique, des infrastructures requises pour construire Digital Twin Earth, ainsi que pour présenter des idées sur la manière dont l’industrie et la communauté scientifique peuvent apporter leur contribution. Découvrir le programme complet de la Φ-week.

Φ-sat-1, lancé depuis Kourou à bord de Vega

Plus tôt ce mois-ci, le 3 septembre, Φ-sat-1 — la première technologie d’intelligence artificielle embarquée à bord d’une mission européenne d’observation de la Terre — a décollé du Port spatial de l’Europe situé à Kourou en Guyane. Cette technologie innovante d’intelligence artificielle qui renforce la mission Système de satellites fédérés FFSCat est un premier essai visant à améliorer l’efficacité de l’envoi sur Terre de vastes quantités de données.

L’ESA et cosine sont heureux de révéler aujourd’hui la toute première inférence d’images d’observation de la Terre d’une technologie d’intelligence artificielle intégrée à un satellite en orbite, effectuée par un réseau neuronal convolutif profond développé par l’Université de Pise (Italie).

ɸ-sat-1 a permis avec succès un premier filtrage de données d’observation de la Terre pour que seules les parties d’une image qui contiennent des informations utilisables soient envoyées vers le sol, améliorant ainsi l’utilisation de la bande passante et réduisant de manière significative les coûts de liaison descendante agrégée.

Les données initiales téléchargées du satellite montrent que l’algorithme de détection automatique de nuages basé sur de l’intelligence artificielle a correctement trié en pixels nuageux et non-nuageux l’imagerie hyperspectrale d’observation de la Terre issue du capteur du satellite.

Massimiliano Pastena, officier technique de Ф-sat-1 à l’ESA, a commenté : « Nous venons d’entrer dans l’histoire du spatial. »

L’utilisation réussie aujourd’hui de la technologie d’intelligence artificielle Ubotica, alimentée par l’Unité de traitement de vision Intel Movidius Myriad 2, a démontré une véritable autonomie en matière de traitement embarqué des données.

Aubrey Dunne, co-fondateur et vice-président de l’ingénierie à Ubotica Technologies a déclaré : « Nous sommes extrêmement ravis de jouer un rôle clé dans ce qui est à notre connaissance la toute première démonstration d’utilisation d’intelligence artificielle appliquée au traitement de données d’observation de la Terre à bord d’un satellite en vol. Il s’agit d’un moment décisif à la fois pour le traitement embarqué de données satellitaires, et pour le futur de l’inférence au moyen d’intelligence artificielle dans les applications orbitales. »

Grand gagnant du Copernicus Masters 2017, FSSCat a été proposé par l’Université polytechnique de Catalogne (Espagne) et développé par un consortium de sociétés et d’instituts européens, dont Tyvak International.

Informatique quantique avec le CERN à Genève

Josef Aschbacher a fait une annonce spéciale lors de son discours d’ouverture à propos d’une nouvelle initiative enthousiasmante de l’ESA nommée « EOP AI-enhanced Quantum Initiative for EO - QC4EO » (l’Initiative informatique quantique au service de l’observation de la Terre), en collaboration avec le CERN, l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire.

L’informatique quantique a le potentiel d’améliorer les performances, de diminuer les coûts de calcul et de résoudre des problèmes jusqu’alors insolubles dans le domaine de l’observation de la Terre en exploitant des phénomènes quantiques, comme la superposition, l’intrication et l’effet tunnel.

Cette initiative nécessite de créer une capacité quantique qui aura la compétence nécessaire pour résoudre des problèmes exigeants liés à l’observation de la Terre en utilisant l’intelligence artificielle pour soutenir des programmes comme Digital Twin Earth et Copernicus. Cette initiative sera développée au Φ-lab, un laboratoire de l’ESA situé au Centre de l’ESA pour l’observation de la Terre en Italie, qui fait la part belle à l’innovation transformationnelle au service de l’observation de la Terre.

L’ESA et le CERN collaborent depuis longtemps autour de questions de technologies et de physique fondamentale. Cette collaboration sera étendue afin d’inclure l’Initiative CERN Quantum Technology qui a été annoncée en juin 2020 par Fabiola Gianotti, Directrice générale du CERN.

A travers ce partenariat, l’ESA et le CERN vont créer de nouvelles synergies en s’appuyant sur leur expérience commune du « Big Data », l’exploration de données et la reconnaissance de formes.

 Giuseppe Borghi, responsable du Φ-lab, déclare : « L’association de l’informatique quantique et de l’intelligence artificielle est peut-être l’avancée la plus prometteuse à venir en informatique. Dans les années à venir, nous verrons de plus en plus de disciplines, qu’il s’agisse de sciences de la Terre ou de sciences spatiales, utiliser des techniques actuelles ou futures d’informatique quantique pour résoudre des problèmes géoscientifiques. »

Josef Aschbacher ajoute : “Nous allons exploiter la vaste gamme d’expertises spécialisées disponibles à l’ESA afin de nous placer dans une position unique et de prendre un rôle de leader dans le développement des technologies quantiques dans le domaine de l’observation de la Terre. »

Alberto Di Meglio, coordinateur de l’Initiative Quantum Technology au CERN, déclare : « Le champ de recherche des technologies quantiques augmente rapidement et leurs applications ont le potentiel de révolutionner notre pratique de la science. Il est essentiel de nous préparer à ce changement de paradigme en développant de nouvelles connaissances et en construisant de nouveaux outils. Cette nouvelle collaboration dans le domaine des technologies quantiques est très prometteuse. »