Един необичаен технологичен експеримент доказа, че дори класическа компютърна игра като DOOM може да бъде стартирана от космоса чрез обикновена гласова команда, изпратена от Земята. Екип от радиолюбители от Осло, Норвегия, в сътрудничество с компанията Tanagra Space, успя да накара експерименталния сателит OPS-SAT PRETTY, свързан с програмата на Европейската космическа агенция (ESA), да разпознае гласова инструкция и да изпълни съответната команда. Постижението е особено интересно, тъй като обработката на аудиосигнала и разпознаването на речта се извършват директно на борда на космическия апарат с помощта на малък AI модел с размер едва 27 MB.

Проектът носи закачливото име PRETTY DOOMed и е реализиран от радиолюбителския клуб LA4O към Норвежката радиолюбителска организация, съвместно със специалистите от Tanagra Space. За разлика от предишни демонстрации, при които DOOM е била стартирана на различни необичайни устройства чрез предварително зададени команди, този път решаващият фактор е разпознаването на човешка реч, предадена безжично от повърхността на Земята до сателит в орбита.

За осъществяването на връзката операторите използвали радиопредавател Icom IC-9700 и насочена спирална антена Wimo с усилване 15,1 dBi, която била ориентирана ръчно към преминаващия над тях космически апарат. Сигналът бил излъчван на честота 1296 MHz, използвайки теснолентова честотна модулация (NFM), при мощност около 80 W. Комуникацията се осъществявала в т.нар. 23-сантиметров радиолюбителски обхват. Въпреки сравнително мощното оборудване обаче, постигането на надеждна връзка се оказало значително по-трудно от очакваното.

Екипът направил общо седем опита, като в експеримента участвала и радиолюбителска група от Полша. Първоначалните тестове показали, че макар сателитът да успява да приема радиосигналите, качеството им не било достатъчно добро за надеждно разпознаване на изговорените думи. При шестия опит, проведен по време на сутрешно преминаване на сателита, била използвана циклично възпроизвеждана синтезирана реч. Системата успяла да разпознае командата в три от общо шест записани сигнала.

Седмият опит, осъществен по време на вечерното преминаване, бил още по-интересен, тъй като този път командата била произнесена на живо от оператор пред микрофон. Посланието съдържало позивната на радиолюбителската станция и инструкцията „PRETTY PLAY DOOM DOOM DOOM“, повторена два пъти. От петте използваеми записа един бил успешно разпознат от бордовата система, което било достатъчно за стартирането на играта.

Ключова роля в експеримента изиграл компактният модел за разпознаване на реч с размер 27 MB. Той бил предварително подбран и оптимизиран така, че да може да работи в условията на ограничените изчислителни ресурси на сателита. След приемането на радиосигнала бордовият софтуер го обработвал и преобразувал в аудио, което впоследствие било подадено към модела за разпознаване на английска реч. Полученият текст преминавал през допълнителен алгоритъм за съпоставяне, който проверявал дали съдържа необходимата команда за стартиране на DOOM.

Интересна подробност е, че системата не е трябвало да разбира целия смисъл на изречението като човек. Достатъчно било алгоритъмът да открие необходимото съвпадение с думата DOOM, за да задейства предварително зададеното действие. При успешния опит автоматично генерираната транскрипция съдържала две точни съвпадения с името на играта, въпреки че останалата част от изговореното била разпозната доста неточно.

Едно от най-сериозните предизвикателства пред проекта се оказало не толкова самото разпознаване на речта, колкото правилното приемане и обработване на радиосигнала. В космоса комуникацията е подложена на различни ограничения, включително шум, промени в честотата вследствие на движението на сателита спрямо наземната станция и затруднения при настройването на приемника. В конкретния случай първоначалната конфигурация пропускала твърде широка честотна лента към FM демодулатора, което водело до значително количество шум и влошаване на качеството на аудиосигнала.

Решението било намерено чрез анализ на записаните данни и последваща промяна в обработката на сигнала. Инженерите разработили метод, при който първо се откривал пикът на сигнала в определен честотен диапазон, след което той се измествал към базовата честота, филтрирал се и се намалявала честотната му дискретизация преди демодулацията. По този начин приемникът можел да се концентрира върху необходимия сигнал, вместо да обработва голямо количество ненужни радиочестотни смущения.

Тук особено важна била технологията Software-Defined Radio (SDR), или софтуерно дефинирано радио. За разлика от традиционните радиосистеми, при които голяма част от обработката се извършва от специализирани електронни компоненти, SDR позволява множество функции да бъдат реализирани и променяни чрез софтуер. Това дава възможност на инженерите да коригират начина на приемане и обработка на сигналите чрез актуализации, без да се налага физическа намеса в хардуера на космическия апарат.

След като новият метод бил тестван и потвърден от Tanagra Space, екипът успял да отстрани и излишен аудиофилтър, който допълнително усложнявал обработката. Подготовката и внедряването на корекцията отнели приблизително седмица, докато цялостната работа на радиолюбителите по експеримента продължила 59 дни. Според публикуваната информация общите разходи на норвежката група възлизали на около 7200 норвежки крони, или приблизително 770 долара, включително и традиционната за подобни събития пица.

Макар стартирането на DOOM чрез гласова команда да представлява новост, самата игра вече е била пускана на космически хардуер. През 2023 г. предишният експериментален сателит OPS-SAT-1 също демонстрира възможността да стартира класическото заглавие. Новият експеримент обаче прави още една крачка напред, като показва, че космически апарат може не просто да изпълнява предварително инсталиран софтуер, а да приема команди от Земята, да обработва аудиосигнал и самостоятелно да разпознава конкретна инструкция.

Именно това превръща проекта PRETTY DOOMed в нещо повече от забавна демонстрация на популярната сред технологичните ентусиасти идея, че DOOM може да работи практически на всякакъв хардуер. Експериментът показва как компактни модели с изкуствен интелект могат да бъдат интегрирани в системи с ограничени ресурси и да изпълняват полезни задачи директно на борда на космически апарати.

Снимка: Unsplash/Truls Johansen (LA7IJ) / LA4O, via Tanagra Space

Виж още: World of Warcraft: Forever стартира със 70 480 процесорни ядра, 251 TB RAM и 3924 виртуални машини