Svi smo čuli da treba da „smanjujemo, ponovo koristimo, recikliramo“ da bismo spasili planetu, ali šta je sa primenom toga u svemiru?
Istraživači sa Instituta za informacione nauke (ISI) USC Viterbi bave se ovim izazovom – gledajući kako ponovo koristiti fizičke predmete koji su već u svemiru, naime, stare satelite.
Trenutno postoji nekoliko hiljada satelita koji kruže oko Zemlje. Mnogi su već završili svoje misije ili su nadživeli svoj primarni životni vek—ovo su „nasleđeni sateliti“. I dok su neki od njih možda pokvarili hardver i na kraju će ostati bez energije, napustiti orbitu i izgoreti u svemiru, drugi su fizički u dobrom stanju. Dakle, postavlja se pitanje: šta da se radi sa njima?
Alefiia Hussain, vođa istraživačkog tima ISI, objasnila je: „Ovaj projekat traži načine da se sateliti eventualno ponovo koriste za različite stvari. Sarađujemo sa softverskom kompanijom Tangram Flek kako bismo otkrili kako možemo da zamenimo softverske komponente unutar satelita za ponovnu namenu njih.“
Ona je nastavila: „Pristup koji smo zauzeli je da pogledamo unutar satelita i kažemo, ovaj određeni komad softvera je ranije obavljao ovu konkretnu funkciju, možemo li zapravo da zamenimo tu funkciju da bismo je naterali da radi nešto drugo kao put za prenamenu?“
Dakle, prvi korak je bio da se utvrdi šta je satelit prvobitno uradio. A da bi to uradili, morali bi da rade obrnuto.
U računarskoj nauci, „semantika“ se odnosi na značenje instrukcije, ili proces koji računar obavlja prilikom izvršavanja te instrukcije.
Tim bi morao da izvrši obrnuti inženjering satelitskog softvera da bi razumeo šta su bila originalna uputstva.
Ova metodologija proizilazi iz prethodnih ISI projekata koji su se fokusirali na hvatanje semantike softvera sajber-fizičkih sistema, uključujući preliminarni DARPA AIE (Istraživanje veštačke inteligencije) program. To su prethodni i tekući napori u različitim domenima, kao što su dronovi i autonomna vozila.
Luis Garsija, vođa istraživanja ISI, objasnio je donošenje ovog razmišljanja na satelite: „Kada razmišljate o analizi ovog softvera, to je projekat obrnutog inženjeringa. Pokušavate da razumete semantiku ovih sajber-fizičkih sistema.“
On je nastavio: „Možda nemate pristup izvornom kodu. Ili je to možda stari softver za koji nemate dokumentaciju i želite da bolje razumete šta ovaj kod zapravo radi u vezi sa ovim fizički sistem. Da li kontroliše kako se satelit kreće? Da li je to problem komunikacije? Želeli smo da znamo šta softver radi.“
Ideja je bila automatizacija ili poluautomatizacija semantičkog obrnutog inženjeringa.
Mašinsko učenje (ML) može se koristiti za automatizaciju mnogih stvari; međutim, ML modeli se obučavaju velikim skupovima podataka. Postoji ograničen broj stvarnih satelitskih softverskih sistema, što je značilo da tim nije imao ogromnu količinu podataka korisnih za obuku ML modela.
„Zamišljali smo scenarije. Ali želeli smo da razumemo da li možemo da automatizujemo proces obrnutog inženjera ili stručnjaka za satelite koji pokušavaju da izvuku prikaze onoga što se dešava sa softverom? A to je teško kada nemate pristup mnogo podataka“, rekao je Garsija. Kako je tim rešio ovo? Garsija je objasnio: „Često bismo generisali sopstvene softverske skupove podataka koji su simulirali vrstu scenarija za kojim smo išli.
Njihova metodologija je funkcionisala i tim je uspeo da formalizuje poluautomatski semantički reverzni inženjering, nadovezujući se na višegodišnje istraživanje u ISI-ju sa različitim agencijama, uključujući DARPA i IARPA.
Hussain je rekao: „Nakon što smo uradili semantičko obrnuti inženjering, istražujemo proces vođenog restrukturiranja kako bismo prenamijenili satelit. Na duge staze, željeli bismo da hirurški zamenimo softverske komponente da bismo prenamenili satelit.“
U ovom nastojanju, Tangram Flek i ISI se udružuju kako bi osigurali da američke svemirske snage i komercijalne kompanije mogu brzo, bezbedno i pouzdano nadograditi softverske komponente na orbiti tako da sistem funkcioniše kako je predviđeno i da je sajber bezbedan.
Husein je rekao: „Ovo je dvofazni napor. Završili smo fazu 1, koja je trebala da vidimo da li je izvodljivo zameniti softverske komponente unutar satelita da bismo ih promenili.“
Tangram Flek je kompanija za razvoj softvera vođena proizvodima sa ekspertizom u modeliranju zasnovanom na komponentama i razvoju softvera, kao i modernizaciji sistema, integraciji, osiguranju i autonomiji.
Husein je nastavio: „U saradnji sa Tangram Flekom, došli smo do tačke u kojoj verujemo da je to izvodljivo. Nadaju se da će nastaviti svoj rad kada bude objavljena faza 2 projekta. U fazi 1, tim je utvrdio da je zamena softvera na orbiti moguća; Druga faza će se odnositi na sprovođenje tog plana u delo.
