مشاهده مناظر مریخ با وضوح بالا آسان تر از همیشه است

تفاوت زیادی بین نگاه کردن به عکس گرند کانیون و دیدن آن به صورت حضوری وجود دارد. اگر می خواهید مناظر سیاره دیگری را کاوش کنید، دیدن آن به صورت حضوری یک گزینه نیست. به همین دلیل است که تیمی در سازمان زمین شناسی ایالات متحده از ابر رایانه ها و رایانش ابری برای پردازش و انتشار گنجینه ای از داده های آماده برای استفاده مریخ استفاده می کند: بیش از 4800 مدل زمین دیجیتالشناخته شده به عنوان DTM، و بیشتر از 155000 عکس با وضوح فوق العاده بالا از سطح سیاره با استفاده از این محصولات داده، اکنون می توانید به راحتی چشم انداز مریخ را با وضوح بالا و سه بعدی تجربه کنید. این بهترین چیز بعدی دیدن شخص مریخ است.

جی لورا، سرپرست تیم مرکز علوم اخترشناسی USGS که این داده‌ها را پردازش کرده است، می‌گوید: «اکنون هر کسی روی کره زمین با تلفن هوشمند می‌تواند این داده‌ها را جستجو، استفاده و تحسین کند».

داده های توپوگرافی از دوربین زمینه در مدارگرد شناسایی مریخ می آید. دوربین زمینه تصاویری با وضوح ~6 متر در هر پیکسل ارائه می دهد که مناطقی به عرض 30 کیلومتر (18.6 مایل) و طول تا 160 کیلومتر (100 مایل) را پوشش می دهد. برای ایجاد یک DTM، دو تصویر همپوشانی از یک منطقه از طریق پردازش کامپیوتری پیچیده می‌روند تا یک نمای سه‌بعدی از ناحیه همپوشانی ایجاد کنند، درست همانطور که مغز ما اطلاعات هر دو چشم را برای درک عمق پردازش می‌کند. این خط لوله استریو ایمز ناسا می توان برای پردازش جفت های جداگانه استفاده کرد، اما همراستایی آن جفت ها با یکدیگر و با توپوگرافی جهانی به طوری که بتوان آنها را به طور یکپارچه ترکیب کرد، کار کوچکی نیست.

برای انجام این کار، تیم نجوم شناسی USGS ابتدا تقریباً تک تک DTM ها را با توپوگرافی جهانی با وضوح پایین تراز می کند، سپس همه این DTM های تقریباً تراز شده را در رایانه بارگذاری می کند و در دسته هایی از چند صد DTM در یک زمان کار می کند. این کار به مقدار زیادی پردازش کامپیوتری نیاز داشت، بنابراین اخترژئولوژی از USGS استفاده می کند سوپر کامپیوتر دنالی در مرکز داده Eros در Sioux Falls، SD قرار دارند تا داده ها را برای چند هفته پردازش کنند. در رایانه شخصی، این کار بین دو تا 35 سال پردازش مداوم طول می کشد!

لورا گفت: «این داده‌ها مهم هستند زیرا دسترسی به داده‌های توپوگرافی با کیفیت بالا در مریخ را دموکراتیک می‌کنند. «دستیابی به نتایج ثابت و هماهنگ آسان نیست. ما احساس کردیم مهم است که این محصولات را تولید و عرضه کنیم تا دیگران بتوانند آزادانه به داده ها دسترسی داشته باشند. وقتی این داده ها به طور گسترده در دسترس باشد، همه می توانند در اکتشافات علمی مشارکت کنند.

4800 DTM منتشر شده تاکنون تنها نوک کوه یخ است. آنها جفت هایی را نشان می دهند که همراه با جفت های تصویر با وضوح بالاتر از دوربین آزمایش علمی تصویربرداری با وضوح بالا (HiRISE) جمع آوری شده اند. هزاران جفت تصویر CTX بالقوه دیگر وجود دارد که Astrogeology روی پردازش آنها کار می کند، که در نهایت منجر به پوشش توپوگرافی حتی بیشتر در 20 متر بر پیکسل می شود.

کلان داده نیاز به پردازش بزرگ دارد

USGS Astrogeology همچنین در راه جدیدی برای دسترسی و کار با تصاویر HiRISE پیشگام است. هر تصویر HiRISE تنها بخش کوچکی از سطح سیاره را پوشش می‌دهد – نوارهایی به عرض تنها 6 کیلومتر (3.7 مایل) و تا 60 کیلومتر (37 مایل) طول – اما با وضوح 25 سانتی‌متر (9.8 اینچ) در هر پیکسل، تصاویر می‌توانند تعداد آنها بیش از 1 گیگابایت است و با جزئیات بسته بندی شده است.

اندازه عظیم داده های تصویر HiRISE هم موهبت و هم یک نفرین است: برای کار با چندین تصویر به طور همزمان، دانشمندان قبلاً مجبور بودند تصاویر کامل منطقه مورد مطالعه خود را یک به یک بارگیری کنند، آنها را پردازش کنند تا بتوان آنها را با سطوح مختلف افزایش مشاهده کرد. آنها را به نقشه خود اضافه کنید. سطح جزئیات در هر تصویر همچنین به این معنی است که کل مجموعه داده سرشار از اطلاعاتی است که هیچ دانشمندی وقت اکتشاف آن را نداشته است.

USGS Astrogeology تلاش کرده است تا بیش از 155000 تصویر HiRISE را پردازش کند و آنها را به شکلی قابل استریم تبدیل کند که به راحتی به صورت رایگان قابل دسترسی باشد و امکان انجام تجزیه و تحلیل در فضای ابری، دسترسی به بخشی از یک محصول داده را بدون دانلود کل آن فراهم کند. تصاویر را در تلفن همراه یا تبلت مشاهده کنید یا آنها را به صورت دسته‌ای به صورت آماده برای استفاده جستجو و دانلود کنید.

مجموعه داده‌های عظیم و کاملاً پردازش شده مانند این توسط هیئت بررسی اکوسیستم داده‌های سیاره‌ای مستقل ناسا برای حمایت از تلاش‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در علم سیاره‌شناسی ضروری است. این داده ها برای کشف و استفاده توسط ماشین ها و انسان ها آماده است. این انتشار داده به این معنی است که مجموعه داده HiRISE اکنون می تواند توسط دانشمندان یادگیری ماشینی به طور یکپارچه استفاده شود.

انتشار کل کاتالوگ داده HiRISE اوج تلاش قابل توجهی توسط یک تیم چند رشته ای از دانشمندان سیاره ای و کارشناسان رایانش ابری از USGS بود. این تیم در تلاش است تا خط لوله پردازش را آزمایش و اصلاح کند تا مطمئن شود که با موفقیت کار می کند و تصاویر قابل اعتماد و مفید علمی و ابرداده های مرتبط را تولید می کند. این شاهکار محاسبات مدرن به عنوان نمایشی از محیط پیشرفته HTCondor High Throughput Computing همراه با محیط USGS Cloud Hosting Solutions خدمات وب آمازون عمل کرد. داده ها از آرایه های ابری سیستم داده های سیاره ای ناسا با بیش از 4000 تصویر به طور همزمان پردازش شده است. پردازش کل مجموعه داده بیش از 155000 تصویر، تقریباً 114 ترابایت داده، کمتر از چهار ساعت زمان محاسباتی طول کشید.

لورا گفت: “با انتشار داده هایی مانند این، USGS در توسعه و انتشار داده های علمی سیاره ای آماده تجزیه و تحلیل پیشرو است.” “این داده ها توسط آمازون در آنها میزبانی می شود رجیستری داده را باز کنید برای هر کسی که به صورت رایگان استفاده کند. آنها با بالاترین استاندارد USGS پردازش می شوند و سپس به یک قالب فعال ابری تبدیل می شوند که فقط در پلتفرم های تحلیلی مانند GIS پخش و اجرا می شود. ما هم آزاد می کنیم ابزارهای جستجو تا کاربران بتوانند به راحتی این داده ها را پیدا و دانلود کنند و مستندات تا این داده ها برای همه قابل دسترس تر و قابل استفاده تر شود.»