Команда Wake Up NEO: 4 место на хакатоне NASA

Белорусская команда вышла в финал NASA’s International Space Apps Challenge. Их проект Wake Up NEO создан, чтобы облегчить работу астрономов. Сначала он вошел в ТОП-25 лучших в категории People's choice, а затем и в ТОП-5. По итогам народного голосования, идея собрала более 10 тысяч «лайков» и заняла 4 место.

Программисты Максим Пилецкий, Алексей Миюсов, Сергей Белько, Павел Кумейша и заведующий минским планетарием Александр Микулич предлагают использовать методы, благодаря которым можно обнаруживать и классифицировать астероиды.

В основе разработок белорусской команды — две технологии. Первая предполагает быструю идентификацию астероидов по кривой блеска с использованием быстрого преобразования Фурье.

По словам участников команды EPAM: «Дело в том, что при наблюдении астероидов снимаются различные параметры, которые характеризуют их орбиту. Параметры не всегда можно измерить с высокой точностью, к примеру, из-за плохой погоды, яркой луны, гравитационных возмущений, создаваемых массивными небесными телами. В дальнейшем этот же астероид может быть обнаружен, и информацию о нем просчитывают и обрабатывают по новой. И, как правило, такие данные достаточно сложно связать с предыдущими замерами.

Чтобы с точностью идентифицировать астероиды, мы предложили использовать дополнительный параметр — кривую светимости. Астероиды имеют сложную форму и не симметричны, поэтому их разные участки по-разному освещаются солнцем. Также они вращаются вокруг своей оси, когда после полного оборота кривая блеска повторяется. Так как период обращения большинства астероидов не больше 10 часов, то кривая изменения блеска может быть определена буквально за одну ночь наблюдений.

После получения кривой светимости можно получить коэффициенты Фурье, которые характеризуют частотные составляющие этой кривой. Наложив полученные коэффициенты Фурье на те, которые уже известны, можно с большой точностью определить, что это за астероид».

Вторая технология позволяет классифицировать астероиды с использованием машинного обучения на базе многослойной нейронной сети.

Как появилась команда Wake UP NEO?

Максим Пилецкий: Как-то на почту пришло приглашение поучаствовать в белорусском этапе хакатона NASA, и, поскольку интересуюсь астрономией, сразу же согласился. То, что будем делать, обсудили еще до хакатона вместе с Алексеем Миюсовым. Во время организационного собрания, когда участники обсуждали свои идеи, получили контакты заведующего минским планетарием Александра Микулича. (Как оказалось, ему тоже была интересна наша тема.) В итоге к нам присоединился он, а затем Павел Кумейша и Сергей Белько.

Как вы решали поставленную задачу?

Алексей Миюсов: Из базы мы взяли такие данные, как параметры орбиты, абсолютную звездную величину, яркость объекта, период вращения вокруг своей оси — все из них коррелируется друг с другом, кроме периода вращения вокруг своей оси. Это значит, что есть параметр, который никак не связан с параметрами орбиты, и его можно использовать как дополнительный идентификатор. Если говорить о технологиях, то мы использовали Python, а также математические пакеты Octave и Scilab.

Что мотивирует людей участвовать в такого рода хакатонах?

Максим Пилецкий: Все мы были заинтересованы в решении столь необычной задачи и хотели попробовать свои силы. Многие из нас увлекаются астрономией, следят за новостями в области космонавтики и астрофизики.

Алексей Миюсов: Я студент 4 курса факультета прикладной математики и информатики БГУ и сейчас прохожу практику в EPAM, во время которой изучал machine learning. Было интересно узнать, как  можно применить этот алгоритм не на модельных задачах. Также хотелось попробовать что-то новое для себя, получить опыт. Жаль, что мы не успели доделать эту часть во время самого хакатона, но, думаю, все еще впереди.

Сергей Белько: Я тоже всегда интересовался нейронными сетями и алгоритмом machine learning, а наш проект как раз дал возможность поработать и поизучать новые вещи в этом направлении.  

По-вашему, для успеха в таком хакатоне важнее PR, продвижение приложения с помощью социальных сетей или все же качество самого решения?

Максим Пилецкий: Безусловно, само решение очень важно. К примеру, из пятерки финалистов хотелось бы отметить интересный проект украинских ребят — Mars Hopper — летательный аппарат для исследования полярных и приполярных регионов Марса. Для создания реактивной тяги он использует CO2, который в твердой форме покрывает полярные шапки Марса. Выглядеть это будет так: аппарат сел на поверхность, забрал столько углекислоты, сколько ему нужно, взлетел, потом снова сел, взял CO2 и так далее. Этот проект отличается среди других финалистов именно наукоемкостью.

В то же время Hypnos американской команды — обруч, распечатанный на 3D-принтере. В описании указано, что его можно использовать для релаксации и быстрого сна, хотя изобретение довольно спорное. Первое же место по результатам голосования занял македонский проект Avis (набрал около 50 тысяч голосов) — «умный браслет», с помощью которого можно управлять дроном. Однако ребята открытым текстом указали на серьезный недостаток: дрон может двигаться только вправо, влево, вверх и вниз на одинаковое расстояние. 

Алексей Миюсов: Из каждой страны в полуфинал выходило по 3 команды — 2 по выбору жюри и 1 по выбору самих участников хакатона. Как раз нам и достался приз зрительских симпатий, а значит, дальнейшее участие в конкурсе проходило на условиях народного голосования. Честно говоря, нам это не очень понравилось, так как «пиарщики» из нас так себе. А вот ребятам, занявшим первые места, удалось наладить хорошую систему сбора голосов. К примеру, команда MartianOasis из Бангладеш выкладывала фотографии, где было видно, как они буквально ходят по домам и просят проголосовать за них — в итоге они собрали более 40 тысяч голосов. Мы также пытались всячески привлечь внимание к нашему проекту — размещали посты в соцсетях, новости на белорусских и российских интернет-порталах. В результате удалось собрать более 10 тысяч голосов. Спасибо всем, кто нас поддержал! А в целом голосование — это, конечно, спорная вещь.

Какое будущее у проекта Wake UP NEO? 

Сергей Белько: Сейчас мы хотим обратиться в NASA и получить от них обратную связь по поводу дальнейшего его развития либо, может быть, развития какой-то его части. Если будут интересные предложения, то почему бы нет?

Wake UP NEO не единственный проект сотрудников EPAM, представленный на хакатоне NASA. Вторую идею, RElife — automatic rescue pack, связанную с космическим рюкзаком для астронавтов, разработала команда ребят из EPAM GARAGE — Вадим Егораев, Алексей Куцевол, Юрий Адамов, Николай Ковчак, Василий Борисенок и Глеб Васильев. Рюкзак предназначен для того, чтобы оказать быструю помощь пострадавшему астронавту. За медицинскую часть проекта отвечал врач-психотерапевт Евгения Точитская.