Alocação dinâmica de recursos computacionais para experimentos científicos com replanejamento automatizado a bordo de satélites

• Autor(a) principal: Fabrício de Novaes Kucinskis
• Data de Publicação: 2007
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m17@80/2007/04.23.11.42

Os experimentos a bordo dos satélites científicos do INPE são atualmente pensados para executar suas tarefas de forma repetitiva, coletando, armazenando e enviando dados em um ciclo que não sofre grandes alterações. Esta forma de lidar com a operação de experimentos é perfeitamente adequada para a observação científica de longo prazo. Existem, entretanto, fenômenos científicos de curta duração cuja ocorrência, embora previsível, é aleatória. Para analisar melhor estes fenômenos, pode ser importante aumentar a taxa de aquisição ou a precisão dos dados coletados. Isso aumenta o consumo de recursos como memória e energia para além do originalmente previsto. Devido à curta duração e à dificuldade em precisar quando um fenômeno deste tipo irá ocorrer, não é suficiente deixar a cargo da equipe de operações em solo a reconfiguração do satélite. O tempo necessário para que o fenômeno seja relatado e para que a equipe de operações crie e envie um novo plano ao satélite é em geral muito maior que a duração do fenômeno. Surge então a necessidade de se permitir que os experimentos, ao detectarem a ocorrência de fenômenos de curta duração, solicitem diretamente ao computador de bordo do satélite a realocação temporária de recursos. Esta realocação deve ocorrer de tal forma que afete o mínimo possível a operação dos outros experimentos e do próprio satélite. Como o número de estados em que o sistema pode estar no momento da detecção do fenômeno é enorme, torna-se difícil o uso de técnicas clássicas de programação para tratá-los. Este trabalho propõe o uso de técnicas de Planejamento e Escalonamento, da área de Inteligência Artificial, para permitir o replanejamento embarcado de operações quando da detecção de fenômenos de curta duração. O objetivo é propiciar ao satélite maior autonomia, e conseqüentemente, maior capacidade de resposta a eventos externos. Foi definida uma arquitetura para um serviço de replanejamento embarcado para os satélites científicos do INPE. Houve a preocupação de se contextualizar esta arquitetura nos projetos atuais do Instituto para satélites e computadores. Foi então desenvolvido um protótipo baseado nesta arquitetura, implementado para execução em um computador de bordo para satélites que está sendo desenvolvido no INPE. Devido à falta de ferramentas de software para este tipo de computador, foi preciso desenvolver também uma linguagem de representação do conhecimento e um sistema planejador, específicos para este domínio. O protótipo criado se baseia na idéia de garantir uma maior integração entre o processo de planejamento e o restante do software do satélite. A linguagem de representação do conhecimento traz uma forma mais próxima de modelar a operação e o comportamento de satélites do que outras linguagens existentes, não voltadas à área espacial. Os resultados obtidos mostram que o protótipo desenvolvido é adequado para execução no ambiente embarcado, e que este trabalho pode ser considerado um primeiro passo no sentido de aumentar a autonomia do software embarcado nos futuros satélites do INPE.