tillbaka 2015, European Space Agency (ESA) Astronaut Tim Peake tog ett par specialutrustade hallon Pi-datorer, smeknamnet Izzy och Ed, på Internationell rymdstation och uppmanade eleverna tillbaka på jorden för att utveckla programvara för dem som en del av Astro PI-utmaningen. Hittills har mycket mer än 50 000 ungdomar haft sin kod på en av enskilda datorer; Göra dem förmodligen de mest populära, och säkert den mest reste, hallon pis i solsystemet.
Medan Izzy och ED fortfarande går starka, har ESA valt det är dags att dessa veteran hallon äntligen får pensionen de är förfallna. Ställ in för att göra resan till ISS i december ombord på en SpaceX Cargo Dragon, ser den nya Astro PI MK II-hårdvaran ganska ut som den ursprungliga 2015-versionen vid första anblicken. Men en titt i sitt 6063-graders aluminiumflygfall avslöjar gott om nytt och förbättrat redskap, inklusive en Raspberry Pi 4-modell B med 8 GB RAM.
Den biffigare hårdvaran kommer utan tvekan att uppskattas av studenter som vill driva kuvertet. Medan majoriteten av Python-program som skickas till Astro PI-programmet gjorde lite mycket mer än att polla den aktuella läsningen från enhetens temperatur- eller fuktighetssensorer och rulla meddelanden för astronauterna på Astro Pi: s LED-matris, var några av de mycket mer avancerade projekten riktat vid utförande av äkta rymdforskning. Från att använda vidbordskameran för att bilda jorden och göra väderförutsägelser för att försöka kartlägga planetens magnetfält, kommer kod som lämnats från team av äldre studenter säkert att dra nytta av den förbättrade beräkningsprestanda och utökade RAM av den nyaste PI.
Som med den ursprungliga Astro PI har ESA och Raspberry PI Foundation delat massor av tekniska detaljer om dessa rymdvärde Linux-lådor. Trots allt förväntas studenterna utveckla och testa sin kod i huvudsak samma hårdvara här nere på jorden innan den blir strålad upp till de banbrytande datorerna. Så låt oss ta en snabb titt på den nya hårdvaran inom Astro Pi Mk II, och vilken typ av forskning borde det göra det möjligt för studenterna 2022 och bortom.
Souped-up sensorer
Vid denna tidpunkt är vi alla väl medvetna om den närliggande stationära prestationen som ges av Raspberry Pi 4, så det borde gå utan att säga att det är en väsentlig uppgradering över Pokey Raspberry Pi-modellen B + från 2014 att eleverna har arbetat med tills nu. Precis som viktigt som förbättringen av den råa beräkningskraften, med åtkomst till femton gånger, möjliggör minnet mycket mer komplexa uppgifter som helt enkelt inte var möjliga tidigare.
För att utnyttja all den extra kraften innehåller den nya Astro PI MK II ett större sensorer förutom uppgraderade versioner av de som användes på den ursprungliga hårdvaran. Den nya sensehatten v2 innehåller fortfarande gyroskopet, accelerometern och magnetometern såväl som sensorer för att mäta luftfuktighet, temperatur och tryck inuti ISS. Men den här gången finns det också en passiv infraröd sensor (PIR), liksom en färg- och luminositetssensor.
Men möjligen kommer den mest spännande sensorns uppgradering i form av Raspberry Pi HQ-kameran. Den 12,3 megapixel Sony IMX477-sensorn är en väsentlig förbättring över den Dinky videokameramodulen som var tillgänglig när den första Astro PI lanserades. Det kan också acceptera CS-mount-linser, vilket innebär att lag som skickar sin kameramedvetna kod upp till Astro PI MK II kommer att ha möjlighet att ha olika linser och filter installerade medan deras projekt körs. Till exempel, med det lämpliga filtret, kommer studenterna att kunna utföra normaliserad skillnadsväxter för vegetationsindex (NDVI) för att övervaka och studera fördelningen av växtlivet på jordens yta.
En AI-copilot
När eleverna verkligen behöver sparka saker i hög utrustning, kommer de också att ha möjlighet att utnyttja Coral USB-acceleratorn som åtföljer Astro PI MK II. Den här applikationsspecifika integrerade kretsen (ASIC) som utvecklats av Google ansluter PI: s USB 3.0-port och kan utföra upp till fyra biljoner operationer per sekund samtidigt som man endast konsumerar två vattenkraft.
Utvecklat speciellt för enhetsinlärning, kan den här low-power-enheten köra TensorFlow Lite-modeller med fantastiska hastigheter. Den officiella dokumentationen säger att acceleratorn, när det är parat med en skrivbordsklasare, kan acceleratorn köra MobileNet V2-bildklassificering och detekteringsmodellen på nästan 400 bilder per sekund.
Självklart kommer dess förmåga att minskas när de arbetar i samband med PI 4, men det kommer fortfarande att vara en väsentlig välsignelse för lag som vill göra enhetens lärande i omlopp. När den kombineras med den nya högupplösta kameran, bör datorns synförvaltning av acceleratorn erbjuda några fascinerande möjligheter för realtidsjaktens observationer.
Liksom Astro Pi själv har Coral USB-acceleratorn blivit klädd i en anpassad utvecklad aluminiumhölje som tydligt utvecklased för att hjälpa passivt att sprida värme. Men annars är det identiskt med den kommersiella enheten som du kan köpa bäst nu för $ 60 USD. Det här är samma typ av logik som leder ESA för att välja Raspberry Pi i första hand, eftersom det gör det möjligt för skolor att sammanställa kostnadseffektiva utvecklingsmiljöer med hjälp av mestadels av hyllkomponenter.
Astro Pi: Hemspelet
Så när kommer studenterna, eller hackadayläsare, kunna bygga sin egen Astro Pi Mk II? Tyvärr är det inte genast klart. Visst kan du hämta en hallon Pi 4 och en Coral USB-accelerator bäst nu, men ordet är att chipbristen har försenat ansträngningar för att producera den nya sensehatten i stora mängder. Studenter som deltar i programmet kan använda den webbaserade emulatorn för att testa sin kod för tillfället, med lagen som valts för att flytta vidare till fas 2 slated för att få den riktiga saken i november. Med tanke på framgången med den ursprungliga sensehatten verkar det oundvikligt att den nya versionen kommer att fungera till detaljhandeln så småningom, men det kommer förmodligen inte att hända i år.
En DIY-version av den ursprungliga Astro PI
På samma sätt, medan projektets webbplats säger att de kommer att vara upp till nedladdning inom en snar framtid, är CAD-filerna för den nya Astro PI MK II-bilagan ännu inte tillgängliga för allmänheten. Raspberry PI Foundation har en detaljerad guide för att bygga en replika av den ursprungliga Astro PI, komplett med information om 3D-utskrift, så förhoppningsvis sätts något liknande för den nya versionen.
Tillbaka i 2017 producerade ett företag en $ 250 USD Replica av det ursprungliga Astro PI-fallet som var så exakt, sade Eben Upton själv att de var nästan oskiljaktiga från de färdiga enheterna. När CAD-filerna är ute kan vi se en liknande insats för att duplicera den nya versionen, men förvänta dig inte att det är billigare den här gången.
Även om du är för gammal eller inte på planetens förutsättningssida för att delta i den officiella Astro PI-utmaningen, är plattformen som utvecklats av ESA och Raspberry PI Foundation fortfarande attraktiv för medborgare och experimenterar här på jorden. Förhoppningsvis när utmaningsposterna börjar bli uppladdade till den internationella rymdstationen våren 2022, kommer vi att kunna följa med hemma med vår egen modell av hårdvaran.