Firma IBL Software Engineering zlepšuje dostupnosť dát, ktoré sú potrebné na predpovedanie počasia. Jej softvér dnes využíva napríklad vojenské námorníctvo, zlepšiť by však mohol aj každodenný život šoférov či predajcov techniky na odhŕňanie snehu. Aké riešenie je za tým, vysvetľuje jej spoluzakladateľ a CEO Michal Weis, EY Podnikateľ roka 2017.
V júli ste zverejnili video zo štartu ultraľahkého meteorologického lietadla Phasa 35 britskej zbrojárskej firmy BAE Systems, ktoré sa dostalo až do stratosféry. O čo vlastne išlo?
Súčasné pozorovania Zeme či komunikačné kanály získavame prostredníctvom rôznych platforiem. Jednou z nich sú satelity nízkej orbity. Tie však okolo Zeme „chodia“ po polárnej orbite a tak im obeh trvá relatívne dlho.
Druhá možnosť sú drony, lietadlá či balóny. Už dlhší čas sa preto hovorí, že by mohli existovať aj systémy, ktoré by boli niečo medzi tými dvoma možnosťami. Nešlo by ani o obyčajné lietadlo ani o vesmírnu loď – keďže je relatívne drahá.
Pred časom koketovali firmy s myšlienkou balónov. Facebook napríklad hovoril, že vypustí balóny, ktoré budú poskytovať aj internet. Nedávno zasa Elon Musk so Starlinkom spustil satelitný internet. V projekte ultraľahkého lietadla Prismatic vyvinuli stroj, ktorý má hmotnosť 150 kilogramov aj so záťažou pri rozpätí krídel podobnom veľkému dopravnému lietadlu.
Vďaka tomu dostúpa až do dvoch desiatok tisíc metrov?
Aj vďaka veľmi nízkej hmotnosti. Štartuje na kolesách, ktoré vyzerajú ako z bicykla. Kolega mal v ruke vrtuľu a vravel, že akoby nevážila takmer nič. Lietadlo je vyrobené z kompozitných materiálov, nie bežných karbónových, ale modernejších.
Stroj tak môže vyletieť asi do 20- až 30-tisíc metrov, čo je nad akýmkoľvek počasím, nad všetkými oblakmi. Ide o hranicu stratosféry, tam už nedosiahnu ani hurikány. Keďže sa lietadlo nabíja solárne, môže lietať mesiace, možno aj rok. Tak dlho ho však ešte nikto neotestoval, projekt je takto iba vypočítaný.
Prečo chýbali testy?
Nevýhoda použitých materiálov je v tom, že nasávajú vlhkosť. Lietadlo tak nemôže prelietavať cez oblaky, lebo by nasiaklo a spadlo. Je tiež veľmi citlivé na vietor. Môže štartovať a pristávať iba za takmer úplného bezvetria, limit „silného vetra“ preň predstavujú iba dva uzly, teda 3,7 kilometra za hodinu. A nájsť také okno v počasí je problém.
Je to vidieť aj vo videu. CEO Prismaticu Dave Corfield hovorí, že výzvou bolo „marginal weather“, teda hraničné počasie – a za ním je dokonale modrá jasná obloha.
Za počasie my nemôžeme. Areál, kde lietadlo testovali, sa volá Spaceport America a vybudoval ho Virgin Galactic v mestečku Truth Or Consequences v Novom Mexiku. Testovací areál sa volá White Sands, keďže všade tam je samý biely piesok. Kúsok odtiaľ leží Trinity Site, kde sa v lete 1945 testovala prvá jadrová bomba.
Firma BAE Systems si tu minulý rok prenajala priestor na testy. Celý rok čakali na dobré počasie – a nevzlietli. Mali skvelý nápad, majú prototyp, a neboli schopní ho otestovať. Tak sa obrátili na UK Met Office, anglickú národnú meteorologickú službu.
Tam sa dozvedeli, že počasie by vedeli predpovedať aj presnejšie. Problém však bude v tom, že takýto model „vypľuje“ obrovské kvantum dát, ktoré treba spracovať. A tam vstupujeme do projektu my.
Akým spôsobom?
Dnešné moderné predpovede sú pravdepodobnostné. Zo simulácií vyplýva, s akou pravdepodobnosťou nastane nejaký ráz počasia. Preto ich potrebujete viac. Ak máte len jednu, neviete, nakoľko jej môžete dôverovať. Navyše hovoríme o takzvaných „šesťrozmerných“ dátach, ktoré sú také veľké, že sa nedajú nikam preniesť. Poslať ich napríklad do Ameriky je technicky nemožné.
Preto sme v Anglicku v cloude spojazdnili náš produkt špeciálne pre tento projekt a Met Office poslal meteorológa, aby pomohol s čítaním výstupov. Oproti tomu, čo aj vďaka našim nástrojom dostali, boli predtým akoby „slepí a hluchí“.
Používali verejne dostupné zdroje s veľmi slabou presnosťou. Mali preto problém odhaliť okno v počasí, ktoré hľadali.
V čom je váš softvér odlišný?
Naše nástroje sú minimálne o generáciu, dve, možno aj tri dopredu.
Stratosférické lietadlo Prismatic. Foto: BAE SYSTEMS
Stratosférické lietadlo Prismatic. Foto: BAE SYSTEMS
Asi nehovoríme len o nejakej „hrubej výpočtovej sile“.
Nie. Je to kombinácia nástrojov. Profilujeme sa ako technologická firma a naším cieľom vždy bolo nájsť najlepšie možné riešenia. Tu teda ide o problém veľkých dát a vysokej rýchlosti.
Meteorologické dáta sa dnes pohybujú v stovkách terabajtov a blížia sa k petabajtom a desiatkam petabajtov za deň. Pred približne štyrmi či piatimi rokmi sme vymysleli technológiu, ktorá je schopná s nimi pracovať. Nasadili sme ju a už funguje.
Je možné naznačiť, v čom je jej podstata?
Princíp je založený na elasticite cloudu. Ide o to, ako dáta organizovať a optimalizovať tak, aby sa dali použiť rýchlo. Normálne počítače takéto objemy dát nezvládajú, cloud je ešte pomalší, lebo je to distribuovaný systém, servery si musia dáta vymieňať, čo si vyžaduje čas.
Procesy sa však dajú optimalizovať, napríklad lepšie zorganizovať „za sebou“, aby sa dáta dali lepšie preniesť. Veľké dáta sa rozdelia na určité „slicy“, postavia sa z nich subsamplované „pyramídy“, obrazy s rôznou hustotou nad sebou, urobia sa aj časové rozklady, vertikálne rozklady a ďalšie operácie.
Normálne počítače takéto objemy dát nezvládajú, cloud je ešte pomalší, lebo je to distribuovaný systém, servery si musia dáta vymieňať, čo si vyžaduje čas. Procesy sa však dajú optimalizovať.
Michal weis
Na konci ide o to, aby boli dáta a postupy optimalizované aj za cenu toho, že dáta budú zaberať viac priestoru. Budú lepšie „uložené“ a bude sa k nim dať rýchlejšie pristupovať.
To laikovi pripomína situácie z 90. rokov, keď vtedajšie hard disky stále hrkotali. Preskakovali z jedného konca „platne“ na druhý, keď hľadali nadväzujúce dáta.
Áno, naša technológia rieši presne takýto problém. Nad týmto všetkým je vybudovaná ešte aj ďalšia architektúra s použitím takzvaných serverless nástrojov, ktoré v zlomkoch sekúnd vytiahnu dáta z úložiska, preformátujú ich a odošlú.
Napokon sú tu aj API, čiže rozhranie pre programovanie aplikácií, pričom dôležité tiež bolo, že v sektore prebehla štandardizácia protokolov a my sme stáli pri zrode jedného z nich. Štandard, takzvaný Environmental Data Retrieval – EDR – protokol, vyvíja a štandardizuje Open Geospatial Consortium, ktorého sme tiež členom, a my ho súbežne s vývojom aj implementujeme.
Ďalším dôležitým projektom v tejto oblasti je, že aktuálne sa v Európe rieši aj takzvaný SWIM, System Wide Information Management, budúci štandard pre európske a medzinárodné letectvo. Ten má okrem iného umožniť, aby lietadlá mohli výmenu letových informácií riešiť automaticky.
Piloti ich totiž stále dostávajú vytlačené na papieri. Aj tu ide o technológiu, ktorá by mala byť stavaná na EDR protokole a prístupoch, ktoré sme my začali používať pred štyrmi či piatimi rokmi.
Michal Weis ako Podnikateľ roka 2017. Foto: Marek Mucha
Michal Weis ako Podnikateľ roka 2017. Foto: Marek Mucha
To vyzerá ako veľmi skorý „štart“ na ešte neexistujúci trh.
Sme momentálne jediní, ktorí tieto riešenia v Európe vedia dodať. Každú chvíľu preto dostaneme email z nejakej krajiny, že sa k nim máme „prísť pozrieť“. Nedávno sme robili prezentáciu pre istú európsku národnú meteorologickú službu a o týždeň sa nám ozvali, že naša vízia je presne riešením, ku ktorému sa chcú v budúcnosti uberať. Veríme, že ich nové dátové centrum bude o približne dva roky používať náš nástroj.
Dopovedzme ešte príbeh stratosférického lietadla. Dostúpalo do potrebnej výšky.
Stúpa veľmi pomaly, približne 11 či 12 hodín, a rovnako dlho trvá aj zostup. Nemôže stúpať prudko, lebo veľmi slabý motor mu to nedovolí. Stačí len na to, aby sa udržalo hore. Ani slabý vietor pri štarte „pretlačiť“ nedokáže.
Ale prvý test sa koncom júna podaril, bol to obrovský úspech. Lietadlo vzlietlo, po prvý raz sa dostalo do požadovanej výšky, pokrúžilo tam a bezpečne pristálo. Aktuálne môžem povedať len toľko, že pred pár dňami bolo ďalšie „okienko príležitosti“ a cieľ druhého testu je ukázať, že lietadlo dokáže niesť užitočný náklad, vysielačky, zariadenia na snímkovanie a podobnú techniku.
V budúcnosti by sa pomocou takéhoto stroja mal dať robiť nový typ leteckých snímkov, oveľa rýchlejší, s oveľa častejším updatovaním, ako máme dnes. To, čo vidíte v Google Maps, by sa posunulo na úplne inú úroveň.
Michal Weis pri fotení do Forbes Next na jeseň 2019. Foto: Ondřej Pýcha
Michal Weis pri fotení do Forbes Next na jeseň 2019. Foto: Ondřej Pýcha
Okrem predpovedí počasia pre stratosférické lietadlo, kde je ešte možné použiť váš softvér?
Dnes sa vďaka spomínaným technológiám dokážu používatelia dostať k dátam o počasí takej kvality, ku ktorým sa doteraz prístup nemali. Má to obrovský význam pre priemysel, žiaľ, vzhľadom na súčasnú geopolitickú situáciu, aj pre priemysel v oblasti obrany.
Naša technológia sa tak využíva napríklad aj v oblastiach, keď sa námorné lode ocitnú mimo dosahu sietí z pevniny. Vtedy majú dostupný iba veľmi obmedzený bandwidth, čiže rýchlosť prenosu.
K dispozícii je síce „satcom“, satelitné spojenie, ale tam zasa nastávajú takzvané „satcom denial“ scenáre, keď je z dôvodu bezpečnosti alebo počasia komunikácia obmedzená. Cez silnú búrku napríklad nie je „vidieť“, pretože elektrické výboje môžu komunikáciu rušiť, alebo beží iba v značne degradovanom režime.
Cez silnú búrku napríklad nie je v elektronickej komunikácii „vidieť“, pretože elektrické výboje môžu komunikáciu rušiť, alebo beží iba v značne degradovanom režime.
Michal weis
Ak príde kvôli počasiu nebezpečná situácia, práve vtedy potrebujú námorníci čo najpresnejšie informácie, ale súčasne práve vtedy ich môžu mať problém aj získať. Toto riešenie im to umožňuje.
Videli sme už aj pekný príklad, keď nám dôstojníčka britskej lietadlovej lode HMS Queen Elizabeth po návrate z dlhej plavby po Tichom oceáne hovorila, že nikdy predtým nemali také dobré dáta. Mali dokonca kvalitnejšiu predpoveď ako japonskí meteorológovia na pevnine.
Počasie teda dokáže narušiť aj prevádzku lietadlových lodí, ktoré sú veľké „ako malé mesto“?
Na konferencii FODMOV – Future of Defense Meteorological Visualisation – v Londýne som mal v júni prezentáciu o tom, že ľudia si ani neuvedomujú, ako veľmi počasie ovplyvňuje históriu.
V bitke pri Waterloo napríklad vďaka tomu, že v noci pršalo, Napoleonovým vojskám vypadlo spojenie, keďže správy si posielali koňmi. Napoleon by možno vyhral, keby nebolo pršalo – a Európa by dnes asi vyzerala inak.
Michal Weis pri fotení do Forbes Next na jeseň 2019. Foto: Ondřej Pýcha
Michal Weis pri fotení do Forbes Next na jeseň 2019. Foto: Ondřej Pýcha
Počas vylodenia v Normandii v druhej svetovej vojne zasa Američania hovorili „Poďme na to“ a Angličania „Nie, máme predpoveď, že tento deň nebudú dobré podmienky“. Kapitán James Stagg, britský vojenský meteorológ, napokon presvedčil amerického generála Eisenhowera len na základe svojho odhadu – nemal na to silné dáta –, aby zmenil dátum vylodenia.
Nemci, ktorí mali ešte menej pozorovaní, si mysleli, že nič najbližšie týždne nehrozí a nemali až tak dobre pripravenú obranu. Nemecký poľný maršál Rommel sa dokonca vrátil domov na oslavu narodenín svojej manželky.
To asi nie je všetko.
Nie. Ďalším príkladom je Apollo 11, ktoré nemohlo pristáť podľa plánu, lebo v mieste plánovaného pristátia bol hurikán, kvôli ktorému by prví astronauti vracajúci sa z Mesiaca určite prišli o padák a zahynuli.
Američania mali v tom období špionážny vojenský projekt satelitov nízkej orbity CORONA, ktoré fotili na film. Ten sa potom zo satelitu vypustil v kontajneri, ktorý padal k Zemi a lietadlá ho odchytávali v rámci „mid-air recovery“.
Prvé, čo z tejto technológie vojaci získali, boli „superdrahé“ obrázky oblakov, lebo na tom mieste bolo práve zamračené. Preto vznikol tajný program prvých meteorologických satelitov DMSP, ktoré mali síce nižšie rozlíšenie ako CORONA, ale vďaka nim operátori už vedeli, či sa dané miesto vôbec oplatí fotiť.
Američania mali v čase Apolla 11 špionážny vojenský projekt satelitov nízkej orbity CORONA, ktoré fotili na film. Ten sa potom zo satelitu vypustil v kontajneri, ktorý padal k Zemi a lietadlá ho odchytávali v rámci „mid-air recovery“. Prvé, čo z tejto technológie vojaci získali, boli „superdrahé“ obrázky oblakov, lebo na tom mieste bolo práve zamračené.
MICHAL WEIS
Meteorológ Hank Brandli vďaka dostupným dátam z DMSP Satelitu P-417 presvedčil admiralitu – napriek tomu, že nesmel prezradiť, že niečo také vôbec existuje –, aby zmenila miesto pristátia Apolla 11 o takmer štyristo kilometrov. Vďaka tomu pristátie prebehlo bez problémov.
Napokon, pre aktuálny príklad nemusím chodiť ďaleko – na Ukrajine bolo začiatkom roku 2022 veľmi teplo, o tri stupne viac ako zvyčajne a boli aj nadpriemerné zrážky. Aj preto prvý útok vďaka bahnu do istej miery zaviazol.
Je možné technológiu použiť aj v civilnom sektore?
Samozrejme, použiť ju je možné kdekoľvek. Od lepšej predikcie, či sa o pár dní kvôli počasiu predá viac zmrzliny alebo či majú predajcovia pripraviť viac lopát a radlíc na sneh, až po najrôznejšie „dennodenné“ otázky. Napríklad, je možné predikovať, ako sa zmení výkon elektromobilov v závislosti od počasia, keďže im nevyhovuje ani veľké teplo ani krutá zima.
Inteligentné dátové služby, ktoré sme postavili, umožňujú na strane servera vyhodnocovať otázky nad veľkými dátami distribuovanou formou. Hľadanie ihly v kope sena tak prebieha skutočne veľmi rýchlo.
Michal Weis s partnerom WY Matejom Bošňákom na celosvetovom kole súťaže Podnikateľ roka 2017. Foto: IBL
Michal Weis s partnerom WY Matejom Bošňákom na celosvetovom kole súťaže Podnikateľ roka 2017. Foto: IBL
Výstupy sa potom môžu, ako sa hovorí, „othresholdovať“, určiť, aké sú parametre predpovede, a zistiť, aké sú okná príležitosti alebo napríklad optimálne trasy a časy.
Príkladom, keď sa hľadá trasa, môže byť situácia z októbra, keď sme na Slovensku zažili pozostatky búrky Babette. Priniesla aj silný vietor, pri ktorom musia byť vysoké kamióny zaparkované, lebo ich môže na niektorých cestách prevrátiť.
Optimalizácia, akou cestou má kamión ísť, aby to nebola vetru otvorená diaľnica, a pritom, ak vezie tovar, ktorý sa rýchlo kazí, aby nemusel zostať stáť dva dni na parkovisku, je príkladom možného nasadenia.
Ďalším krokom bude potom otvoriť tieto nástroje a možnosti aj pre verejnosť.
AKO SA PRIHLÁSIŤ
Podnikatelia a podnikateľky sa môžu aj tento rok prihlásiť na oficiálnej stránke súťaže, pričom nominovať ich môže aj ktokoľvek ďalší. Uzávierka prihlášok aj nominácií je do 30. novembra 2023.
Nedávno ste sa zúčastnili ako partner na klimatickom hackathone Climathon Bratislava. Týkal sa aj predpovedí počasia?
Týkal, lebo klíma a počasie ovplyvňujú celý náš život, či už sú to extrémne dažde, aké sme mali v Bratislave na začiatku leta, keď zatopilo viacero väčších križovatiek, alebo to budú naopak dlhé horúčavy. Napokon, aj vďaka Babette sme mali v druhej polovici októbra tropickú noc – teploty neklesli pod 20 stupňov ani v noci. Bohužiaľ, takýchto výkyvov bude stále viac.
Keďže počasie už vieme predpovedať oveľa lepšie ako pred, povedzme, desiatimi rokmi, môže sa aj mesto lepšie pripraviť. Jedna rovina problému je, ako znížiť emisie. Je to „mitigation“ dosahov, ale je tu ale aj otázka „adaptability“. Hackathon bol o oboch. Prišlo až 150 účastníkov v 31 tímoch, medzi nimi aj tímy stredoškolákov napríklad z Strednej priemyselnej školy elektrotechnickej Hálova alebo gymnázia C. S. Lewisa.
Meteorológovia austrálskym hasičom počas požiarov v buši faxovali mapy. Potom „dali dve mapy na seba“, aby videli, na ktorom mieste sa asi musia pripraviť na šírenie požiaru. Tieto postupy sa vďaka technológiám v praxi čoskoro zmenia.
michal weis
Tímy s priemerným vekom okolo 25 rokov vymýšľali, ako lepšie triediť odpad, viac používať obnoviteľnú energiu, lepšie reagovať na extrémne výkyvy počasia. Zaujímavým projektom bol napríklad prehľadný dashboard pre krízové riadenie Bratislavy v prípade extrémneho počasia.
Príklad, aký dôležitý môže byť používateľský interface pri krízových situáciách, máme napríklad aj z Austrálie. Tam majú veľký problém s požiarmi, ktoré sa u nich v buši rýchlo šíria. Ešte nedávno nemali ich hasiči integrované meteorologické dáta, nevedeli dostatočne presne, ktorým smerom bude fúkať vietor a či sa napríklad o dve hodiny neotočí.
Meteorológovia im faxovali mapy. Potom „dali dve mapy na seba“, aby videli, na ktorom mieste sa asi musia pripraviť. Takéto postupy sa v praxi čoskoro zmenia, vďaka našim technológiám môžeme byť lepšie pripravení – a vďaka tomu aj napríklad zachraňovať životy.
