Big Data y Data Science en la NASA

Como en múltiples ámbitos de la ciencia y la tecnología, el Big Data y el Data Science ayudan a resolver algunos de los grandes desafíos de la investigación y la exploración espacial. Desde hace varios años, la NASA tiene en el análisis de datos uno de sus grandes focos de atención. Su volumen de datos acumulados, llegados de proyectos en ciencias de la Tierra y misiones a otros planetas, plantean una demanda continua de científicos y analistas de datos, así como soluciones imaginativas en Inteligencia Artificial. Así es el Big Data y el Data Science en la NASA.

El Big Data es un campo del saber íntimamente unido a la investigación y la exploración espacial. En la NASA los esfuerzos enfocados al estudio de los datos acumulados en sus proyectos científicos hacen parte de las líneas estratégicas, aproximadamente, desde 1997; al principio se trató de soluciones para la visualización.

En efecto, la NASA es una de las organizaciones que más producen datos: Con algo más de 100 misiones y proyectos activos, cada día se generan 12,1 TB de datos (al menos, dado que existen momentos donde los datos de miles de instrumentos en la Tierra y el espacio pueden llegar a producir 24 TB al día). Estos volúmenes de información plantean unos desafíos complejos.

Partamos de la siguiente imagen: desde cierto punto de vista, las misiones de la NASA consisten en recolectar y proyectar datos. Este flujo enorme de información es, literalmente, la fundamentación donde posteriormente se buscará el conocimiento científico último. De hecho, si vamos a revisar los diversos programas de doctorado en Astronomía, por ejemplo, existentes en las universidades, encontraremos que el Big Data ocupa una parte muy importante de los contenidos.

Por supuesto, el análisis inteligente de los datos no se limita a esa idea instalada en el imaginario popular donde los descubrimientos de este tipo de organizaciones vienen de las observaciones sobre el espacio profundo o de dificilísimas misiones robóticas a otros planetas. Al contrario, una parte considerable de los datos vienen de misiones dedicadas a la observación de la Tierra, por ejemplo, de aquellos lugares donde la propia NASA tiene sus centros de operaciones. Cada lanzamiento pone en movimiento un esfuerzo en Big Data alrededor de ciencias del clima que, en sentido muy general, busca encontrar ventanas seguras para el despegue.

De forma más bien resumida, podríamos nombrar algunos esfuerzos de la Agencia donde el Big Data y el Data Science forman el centro de interés:

  • Ciberseguridad y evaluación de riesgos.
  • El almacenamiento de grandes volúmenes de datos sobre ciencias de la Tierra.
  • Superordenadores donde se construyen modelos y simulaciones. Como el caso de Pléyades, donde el Big Data permite construir diseños de naves espaciales más seguras y eficientes, así como crear simulaciones sobre erupciones solares o descubrir planetas prometedores para la investigación (por su similitud al nuestro) entre los datos acumulados por misiones como la Kepler.
  • Ciencias médicas.
  • Laboratorio de Inteligencia Artificial Cuántica.

La NASA activa su Sistema de control y procesamiento de datos de misión en diversos momentos. Tuvieron un importante caso de éxito en el Curiosity. Para el guiado del rover, responsable de varios de los conocimientos que hoy tenemos sobre Marte, el Sistema de control y procesamiento de datos de misión se enlazó con la nave Mars Reconnaissance Orbiter. Esta nave, lanzada en el 2005 para la observación detallada del planeta rojo, logró una recolección y transmisión de datos que permitió el guiado en tiempo real del rover. ¿Cómo? Mediante la acumulación rápida de un volumen de datos suficiente para la aplicación de técnicas en Big Data y Data Science. Procedimientos anteriores habrían implicado períodos de tiempo elevados, para cuando nuevas instrucciones llegaran al ordenador del rover, éste podría llevar horas o días atrapado entre las rocas o la arena marciana.

A lo anterior sumemos las capacidades que nos extienden los datos para construir modelos y hacer simulaciones, algo particularmente valioso en misiones espaciales que cuestan varios miles de millones de dólares de los contribuyentes.

INVESTIGACIÓN DEL CLIMA: BIG DATA EN LA NASA

Por otra parte, un terreno de enorme importancia para la NASA y que involucra al Big Data y el Data Science es la investigación sobre el clima. Así, el Centro de Simulación Climática de la NASA necesita soluciones Big Data cuando se enfrenta a los datos enviados por una extensa red de satélites que monitorizan las zonas de tormentas tropicales, los cambios en el hielo de los polos o la presencia de gases de efecto invernadero. En el caso de Marte, la investigación sobre la composición de la atmósfera permite formular hipótesis sobre el comportamiento de los gases de efecto invernadero en la Tierra.

Big Data y Data Science en la NASA

El Centro de Simulación Climática de la NASA almacena más de 37 petabytes. Por supuesto, las necesidades de análisis de datos de la NASA involucran soluciones de visualización que se salen de lo normal. Parte de todos estos esfuerzos se canalizan desde el Atmospheric Science Data Center, desde allí se administra el almacenamiento, distribución y análisis de la información proveniente de proyectos en ciencias de la Tierra. Algunos de estos datos han servido para crear modelos sobre el impacto humano sobre el clima con el transcurso del tiempo.

Las misiones de exploración espacial y planetaria que la Agencia ha enviado durante los últimos años han abierto horizontes gracias a nuevas tecnologías para la transmisión de datos. Se considera que las tecnologías basadas en láseres ópticos han aumentado por mil los datos acumulados. Para las necesidades de almacenamiento surgidas, la NASA tiene asociaciones comerciales con los gigantes tecnológicos del sector privado, como Amazon y Google. En sentido de lo anterior, ese aumento en la capacidad de recolectar datos permite cuestiones como el Sistema de Datos Planetarios, donde los científicos tienen acceso a tres décadas de imágenes, modelos, simulaciones, telemetrías, diseños, etc.

A su vez, como no podía ser de otra forma, los equipos de ingenieros, programadores, científicos de datos y astronautas de la NASA tienen ya como parte de su cultura organizacional conceptos, a partir de los datos a su alcance, como Inteligencia Artificial, algoritmos de aprendizaje automático, Deep Learning, etc. Todas cuestiones sensiblemente cercanas a los interesados en una formación superior en Big Data y Data Science.


Máster en Big Data y Data Science de la UNED: MATRÍCULA ABIERTA

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