Norsk-utviklet KI-modell gjør det mulig å kartlegge «alt» i et satellittbilde

– Forskere ved Norsk Regnesentral (NR) har laget et KI-redskap som gjør det mulig å kartlegge hva som helst på et satellittbilde.

Redskapet er en såkalt grunnmodell som har fått navnet THOR. Det er en prediktiv KI som er trent opp på bilder og sensorer fra de ESA-driftede Sentinel1-, 2- og 3-satellittene som flere ganger i døgnet passerer nordområdene i polar bane.

– Så lenge du kan gi modellen et eksempel på hva du er på jakt etter, er det i prinsippet ingen begrensninger på hva i et satellittbilde du kan få kartlagt. Modellen kan både kjenne igjen små objekter og kartlegge hele kontinenter, forteller sjefsforsker Arnt Børre Salberg i NR til Digi.

Flere søk samtidig

Det er ikke nytt at KI tas i bruk for å analysere satellittbilder. Men hittil har man vært nødt til å lage en KI-modell for hvert problem som skulle løses, forteller Salberg.

– Man måtte ha én modell for å finne isfjell, en annen for å måle snø, og så videre. Det tok lang tid og krevde mye datakraft. THOR er trent på et enormt datasett og er en plattform for mange forskjellige oppgaver.

Salberg forklarer at dersom man har et satellittbilde, kan man markere noe på bildet som man vet er det man leter etter, og så finner modellen alle forekomster av det samme. På den måten kan brukerne lære opp modellen, og stadig gjøre den bedre.

Svarene vil man typisk få lagt inn i en karttjeneste, for eksempel Google Maps.

Sensordataene modellen håndterer har en oppløsning på 10 til 1000 meter. Man kan kombinere alle disse ulike oppløsningene i samme modell, og man kan lete etter mange ting i satellittbildene samtidig.

– Typiske satelittovervåkingsoppgaver er kartlegging av flom, isfjell, sjøis, snø, myr og vegetasjon, forteller fagsjef Dag Anders Moldestad i Direktoratet for Romovervåking.

– Vi må vite hvor isfjellene er, slik at skip kan seile trygt i nordlige farvann. Nesten all norsk strøm kommer fra vannkraft. Satellitter hjelper oss med å se hvor mye snø som ligger i fjellene, og hvor mye vann som kommer til kraftverkene våre. Satellittdata hjelper oss også med å forebygge flom og skred, sier han.

– Teknologisk tidsskille

Modellen bygger på data fra fire ulike sensorer på Sentinel 1, 2- og 3-satellittene.

• Synthetic Aperture Radar (SAR-radar) som kan oppdage millimeter-bevegelser
• Et høyoppløselig optisk multispektralt kamera, som også kan se lys med bølgelengder som ikke er synlig for øyet.
• OLCI - Ocean and land colour Instrument, som måler farge og refleksjon fra sollyset som reflekteres fra jorrdoverflaten.
• SLSTR - Sea and Land Surface Temperature Radiometer, et termisk radiometer som måler overflatetemperaturen på land, hav og skyer

Salberg sier til digi at de håper å utvide modellen med flere sensorer etter hvert.

Sjefsforskeren ser på Thor-modellen som en gamechanger, og mener den markerer et tydelig teknologisk tidsskille.

Han tror modellen vil løse oppgavene raskere, mer effektivt og ofte mer presist enn man har fått til med tradisjonelle metoder.

Thor-modellen ble utviklet gjennom et åpent anbud fra den europeiske romfartsorganisasjonen ESA. Norsk Regnesentral har konkurrert mot flere større, europeiske aktører, og Thor ble valgt som ett av to vinnerprosjekter.

Lærer å rekonstruere

For å trene Thor har forskerne ved Norsk Regnesentral brukt Lumi, en av Europas kraftigste superdatamaskiner.

– Vi trener modellen ved å fjerne store deler av satellittbildene og så la den rekonstruere bildene selv. Da lærer den strukturer og sammenhenger i dataene, sier Salberg.

Han forklarer at denne treningen gjør at Thor-modellen trenger lite data for å løse nye oppgaver, noe han anser å være en av modellens fremste styrker.

Både modell, kode og datasettet på rundt 22 terabyte, som er brukt til å trene modellen, ligger åpent tilgjengelig på nettet. Også satellittdata man kan legge inn i modellen ligger på nett.

– For å bruke Thor-modellen trenger du å kunne litt Python og ha grunnforståelse for satellittdata, sier Salberg.

– Det er veldig tilfredsstillende å vite at andre kan ta dette videre og bygge på det, sier Theodor Forgaard, en annen av forskerne ved Norsk Regnesentral som har vært med på utviklingen av Thor-modellen.