Microsoft & HPE、火星探査に備え、AI、エッジ、クラウドを地球軌道上に導入

Todd R. Weiss

国際宇宙ステーションでは、HPEとMicrosoft Azureの強力なAI、エッジ、クラウドコンピューティングツールが間もなく提供され、NASAが将来の火星への有人探査ミッションを開始するための準備を目的とした技術実験が拡大される。

MicrosoftのAzure Global担当副社長であるTom Keaneは、2月11日にAzureブログに投稿した記事の中で、HPEの特化した第2世代のSpaceborne Computer-2（SBC-2）を含む新しい機器とソフトウェアによって、幅広いAIとエッジコンピューティングの機能が、宇宙ステーションの研究者に初めて提供されることになると述べている。

この新しいハードウェア、ソフトウェア、サービスは、2月20日午後12時36分に、Northrop Grummanの第15回（NG-15）商用補給サービス貨物ミッションに搭載されてISSに打ち上げられる予定だ。NG-15ミッションのバージニア州ワロップス島のワロップス飛行場からの打ち上げは、必要な物資を運ぶためにNASAが契約している。

宇宙ステーションに向かう新しいSBC-2コンピュータは、軌道上の実験室に乗って宇宙の厳しさの中でテストする検証研究の一環として、2017年にISSに送られたオリジナルのSpaceborne Computer-1に続くものだ。SBC-1は、2019年に任務を終えて地球に帰還した。Spaceborne Computer-1とSpaceborne Computer-2は、ともにISS National Labがスポンサーとなっている。

	HPEのMark Fernandez

HPEのconverged edge systemのソリューションアーキテクトでSBC-2の主任研究員であるMark Fernandezは、2017年から2019年にかけて、オリジナルのSpaceborneマシンでは得られなかった幅広い新機能をISSの研究者にもたらすだろうと、HPCwireの姉妹サイトEnterpriseAIに語った。

「ハードウェアに関しては、HPE Edgeline Converged EL4000 Edgeシステムを送り込んでいます。これは、エッジで動作するように目的を持って設計・構築されており、搭載されたNvidia T4 GPUによってAIやMLの機能を活用することができます」とFernandezは述べている。”これらは、データセンターに入るエンタープライズクラスの商用既製品のサーバーです。」

CPUとGPUの特徴

Edgeline EL4000サーバーは、AIや機械学習、画像処理、動画処理などのタスクにNvidia T4 GPUを使用する。従来、初代SBC-1はそれらのタスクにCPUを使用していた。最新のSBC-2では、CPUとGPUを搭載し、宇宙での比較性能実験を可能にする。

1Uボックスは、ISSに設置されたデータセンター用の標準的な19インチラックに挿入される。その後、ラックはISS内のロッカーに挿入され、しっかりと固定される。また、エンタープライズクラスのコンピュートノードであるHPEのProLiant DL360も用意されており、強力なコンピュートが要求される場合にも対応できるとFernandezは述べている。

HPEのSpaceborneCompuer-2

SBCの第2世代では、NASAはHPEに初代の2倍の計算能力を求めたとフェルナンデスは言う。「つまり、2倍の数のサーバーを送ることになります。2つのロッカーが見えますが、それぞれに2台のサーバーが入っています」

「1つは、インテルや従来のコンピューティングを愛する人たちのためのCPUベースのIntelサーバーで、画像処理や人工知能、機械学習などを行う人たちのためのGPUベースのEdgelineサーバーを用意します。」とFernandezは述べている。

NASAは、火星への人類送還に向けた活動を続けるために、SBC-2の2倍の演算能力を求めたという。SBC-1は18ヶ月間の概念実証機だったが、今回の新しいSBC-2は火星へのミッションに対応するため、宇宙での2～3年の生活にどう反応するかをテストすることになる、と彼は付け加えた。

宇宙でのAzure

Fernandezによると、Azureのクラウド機能をマシンと一緒に使用することで、ISSと地球の間でデータをできるだけ迅速かつ効率的にやり取りする実験が可能になる、と述べている。このようなデータ転送は、現在、NASAの既存技術を使って行われている。

「ISSは地球周回軌道上のわずか220マイルの高さにありますが、ネットワークは1980年頃のものです」とFernandezは述べた。「ISSへの通信速度は上下とも2メガビット。私の家でも毎秒50メガビットです。」

火星探査のためには、この速度を上げることが重要だという。

「Microsoftはそれを可能にしてくれていますし、私たちが検討するAIや機械学習を実現するという意欲的な計画を持っています」とフFernandezは述べている。SBC-2でデータを実行し、少量のデータを地球に送信し、Azureにデータを送信した場合と比較して、どちらがより高速に機能するかを検討するというアイデアもある。

「私たちは同じNASAのネットワーク上にいますが、1秒あたり2メガバイトの利点を最大限に生かすために、メッセージをエンコードして圧縮してやり取りをします」と彼は語った。「私には、同じ実験をCPU、GPU、クラウドで実行する優秀な科学者がいます。そして彼は、このようなデータがある場合は、このように処理するのがベストです、とコミュニティに報告してくれるでしょう。」

実験は、機器がISSに到着した後、それらの設置と設定を経て開始される。これらの作業には、カーゴミッションが宇宙ステーションに到着するまでの数日間を含め、ある程度の時間がかかることが予想される。Fernandezは、「3人の異なるユーザーの向けに事前に用意された3つの実験があり、すぐにでも実行したいと思っています」と述べた。

国際宇宙ステーションにおけるAzureの役割とは

Microsoftの広報担当者はEnterpriseAIに対し次のように述べた。「この作業の核心は、宇宙飛行士、宇宙探検家、研究者が科学を学び、発展させるために、Azureの機能を利用できるようにすることと、彼らの目標をサポートするためのクラウドの利用にあります。」「このプロジェクトを通じて、地球の内外を問わず、どこにいても科学と研究のコミュニティを最もよくサポートできる方法について、知識を得続けることができるでしょう。」

広報担当は、SBC-2を使用して、Microsoftの研究チームとAzureスペースエンジニアリングチームは、「新たな洞察や研究の進歩をサポートする高度な人工知能（AI）や機械学習モデルの開発と並行して、ハイパースケールのAzureと連携したHPEの（スペースベースの）最先端の処理の可能性を評価しています」と述べている。

これには、将来の火星探査のためのモデリングを可能にする砂嵐の気象モデリング、宇宙での食品の成長や生命科学をサポートするための植物や水耕栽培の分析、宇宙飛行士の健康管理をサポートするためのISSでの超音波を使った医療画像実験などが含まれる。また、ISSで実験を行う前に、ハイブリッド・エッジクラウド環境を開発、検証するためのプラットフォームも構築している。

「私たちは、HPE Edgeとクラウドの広範な可能性を活用して、エキサイティングな新しい実験を可能にする可能性を探っています。」と広報担当者は述べている。「これまで研究者は、研究の範囲を、研究を行うために利用できる計算リソースに限定しなければならないことが多かったのです。」

Microsoftによると、Azureを用いたバースト機能を使用することで、将来的な機能を追加することができるという。「クラウドへのバーストダウンは、SBC-2のパワーとエッジでの近接性を活用しながら、ISSでホストできるよりも多くの計算/リソースへのアクセスを提供します」と広報担当者は述べた。「私たちは、宇宙でもMicrosoft Azureのパワーを活用できるようになることに興奮しています。これにより、宇宙飛行士、宇宙探査者、研究者が最も困難な問題に取り組む際に、大きな考えを持つことができるようになるでしょう。」