Astro Pi MK II, den nye Raspberry Pi-maskinvaren ledet til romstasjonen

Tilbake i 2015, European Space Agency (ESA) Astronaut Tim Peake tok et par spesielt utstyrte Raspberry PI-datamaskiner, kallenavnet Izzy og Ed, på Internasjonal romstasjon og inviterte studenter tilbake på jorden for å utvikle programvare for dem som en del av Astro Pi-utfordringen. Til dags dato har mye mer enn 50.000 unge hatt koden sin løp på en av enebordsdatamaskinene; Gjør dem uten tvil den mest populære, og absolutt den mest reiste, bringebær Pis i solsystemet.

Mens Izzy og Ed fortsatt går sterk, har ESA valgt det på tide disse veteranens bringebær får endelig pensjonen de er på grunn. Sett til å gjøre reisen til ISS i desember ombord på en Spacex Cargo Dragon, ser den nye Astro PI MK II-maskinvaren ganske lik den opprinnelige 2015-versjonen ved første øyekast. Men en titt på 6063-grade aluminiumsflygetesugen avslører rikelig med nytt og forbedret utstyr, inkludert en Raspberry PI 4-modell B med 8 GB RAM.

Beefier-maskinvaren vil uten tvil bli verdsatt av elevene som ønsker å presse konvolutten. Mens flertallet av Python-programmer som sendes til Astro Pi-programmet, gjorde det lite mye mer enn å avstemme den nåværende lesningen fra enhetens temperatur- eller fuktighetssensorer og bla meldinger for astronautene på Astro Pis LED-matrisen, var noen av de mye mer avanserte prosjektene rettet mot på å utføre ekte romforskning. Fra å bruke det innebygde videokameraet til å vise jorden og gjøre værsprognoser for å forsøke å kartlegge planetens magnetfelt, vil koden som er sendt fra lag av eldre studenter sikkert dra nytte av den forbedrede beregningsytelsen og utvidet RAM av den nyeste PI.

Som med den opprinnelige Astro Pi, har ESA og Raspberry Pi Foundation delt mange tekniske detaljer om disse romrangerte Linux-boksene. Tross alt forventes studentene å utvikle og teste koden på i hovedsak den samme maskinvaren her nede på jorden før den blir strålet opp til de banebrytende datamaskinene. Så la oss ta en rask titt på den nye maskinvaren i Astro Pi MK II, og hva slags forskning den burde gjøre det mulig for studenter i 2022 og utover.

Souppede sensorer

På dette tidspunktet er vi alle godt klar over den nesten skrivebordsprestasjonen som tilbys av Raspberry Pi 4, så det burde gå uten å si at det er en betydelig oppgradering over Pokey Raspberry Pi-modellen B + fra 2014 som studentene har jobbet med til nå. Like viktig som forbedringen i rå beregningskraft, har tilgang til femten ganger, vil minnet muliggjøre mye mer komplekse oppgaver som bare ikke var mulige før.

For å gjøre bruk av all den ekstra strømmen, inneholder den nye Astro PI MK II et større utvalg av sensorer i tillegg til oppgraderte versjoner av de som ble brukt på den opprinnelige maskinvaren. Den nye Sense Hat V2 inkluderer fortsatt gyroskopet, akselerometeret og magnetometeret, samt sensorer for å måle fuktighet, temperatur og trykk inne i ISS. Men denne gangen er det også en passiv infrarød sensor (PIR), samt en farge- og lysstyringssensor.

Men muligens kommer den mest spennende sensoroppgraderingen i form av Raspberry Pi HQ-kameraet. Den 12,3 megapiksler Sony IMX477-sensoren er en betydelig forbedring i løpet av Dinky Video Camera-modulen som var tilgjengelig tilbake da den første Astro PI ble lansert. Det kan også godta CS-monteringslinser, som innebærer lag som sender kamera-oppmerksomkoden opp til Astro PI MK II vil ha mulighet til å ha forskjellige linser og filtre installert mens prosjektet kjører. For eksempel, med det egnede filteret, vil studentene kunne utføre normalisert forskjell vegetasjonsindeks (NDVI) observasjoner for å overvåke og studere fordelingen av plantelivet på jordens overflate.

En AI-kopilot

Når elevene virkelig trenger å sparke ting i høyt utstyr, vil de også ha muligheten til å utnytte Coral USB-akseleratoren som vil ledsage Astro PI MK II. Denne applikasjonsspesifikke integrerte kretsen (ASIC) utviklet av Google kobler PIs USB 3.0-port og kan utføre opptil fire trillioner operasjoner per sekund mens du bare bruker to watt strøm.

Utviklet spesielt for enhetslæring, kan denne low-power-enheten kjøre Tensorflow Lite-modeller med fantastiske hastigheter. Den offisielle dokumentasjonen sier at når den er parret med en stasjonære klasseprosessor, kan akseleratoren kjøre MobileNet V2-bildeklassifisering og deteksjonsmodell på nesten 400 bilder per sekund.

Tydeligvis vil dens evner bli redusert når de jobber sammen med PI 4, men det vil fortsatt være en betydelig velsignelse for lag som ønsker å gjøre enhetslæring i bane. Når kombinert med det nye høyoppløselige kameraet, bør datamaskinens visjonskompetanse i akseleratoren tilby noen fascinerende muligheter for observasjoner i sanntid.

Som Astro Pi selv, har Coral USB-akseleratoren vært kledd i et tilpasset utviklet aluminiumkapsling som tydeligvis utviklesed for å hjelpe passivt å forsvinne varmen. Men ellers er det identisk med den kommersielle enheten som du kan kjøpe best nå for $ 60 USD. Dette er den samme typen logikk som fører ESA til å velge Raspberry PI i utgangspunktet, da det tillater skolene å sette sammen kostnadseffektive utviklingsmiljøer ved å bruke for det meste off-the-shelf komponenter.

Astro PI: Hjemmespillet

Så når skal studentene, eller hackaday lesere, kunne bygge sin egen Astro Pi Mk II? Dessverre er det ikke straks klart. Absolutt kan du hente en Raspberry Pi 4 og en Coral USB-akselerator best nå, men ordet er at chipmangel har forsinket innsatsen for å produsere den nye Sensehatten i store mengder. Studentene som deltar i programmet, kan bruke den nettbaserte emulatoren til å teste koden for tiden, med lagene som er valgt til flytting på fase 2 slated for å få den virkelige tingen innen november. Gitt suksessen til den opprinnelige Sensehatten, virker det uunngåelig at den nye versjonen vil fungere for å detaljhandle til slutt, men det vil nok ikke skje i år.

En DIY-versjon av den opprinnelige Astro Pi
På samme måte, mens prosjektets nettsted sier at de vil være oppe for nedlasting i nær fremtid, er CAD-filene for den nye Astro PI MK II-kabinettet ennå ikke tilgjengelig for publikum. Raspberry Pi Foundation har en detaljert veiledning for å bygge en kopi av den opprinnelige Astro PI, komplett med informasjon om 3D-utskrift saken, så forhåpentligvis blir noe lignende satt sammen for desember-lanseringen av den nye versjonen.

Tilbake i 2017 produserte et selskap en $ 250 USD-kopi av den opprinnelige Astro PI-saken som var så nøyaktig, Eben Upton selv sa at de nesten var skiller seg fra flyselagene. Når CAD-filene er ute, kan vi se en lignende innsats for å duplisere den nye versjonen, men ikke forvent at det er noe billigere denne gangen.

Selv om du er for gammel eller ikke på den forutsetningssiden av planeten for å delta i den offisielle Astro Pi-utfordringen, er plattformen utviklet av ESA og Raspberry Pi-stiftelsen fortsatt attraktiv for borgernes forskere og eksperimenter her nede på jorden. Forhåpentligvis av tiden begynner utfordringsoppføringene å bli lastet opp til den internasjonale romstasjonen våren 2022, vi vil kunne følge med hjemme hos vår egen modell av maskinvaren.