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Il CMRE NATO rivoluziona la scoperta in tempo reale di mine sottomarine

Un programma di individuazione di mine accelerato dalle GPU localizza, identifica e classifica le mine in modo da 50 a 100 volte più rapido dei sistemi basati su CPU

NATO usa MUSCLE per rendere più sicuri i fondali marini

NATO SONAR

Il sonar ad apertura sintetica (SAS) ad alta risoluzione con accelerazione via GPU montato sul veicolo sottomarino autonomo MUSCLE sta rendendo i mari più sicuri.

Nell'Adriatico e in altri mari europei, i fondali sono cosparsi di decine di migliaia di mine, bombe e altri ordigni persi o abbandonati dopo i due conflitti mondiali del XX secolo. A causa dell'elevato rischio di esplosione o di fuga di sostanze chimiche tossiche come l'iprite, queste mine pongono un pericolo costante al traffico commerciale e ai pescherecci, per non parlare dell'ambiente e della catena alimentare. La bonifica dalle mine è un imperativo economico dato che l'80% di tutti i traffici commerciali avviene per via marittima.

Il Centro per la Ricerca e la Sperimentazione Marittima (CMRE, Centre for Maritime Research and Experimentation) della NATO, con sede a La Spezia, è una struttura all'avanguardia e di caratura mondiale. Il CMRE ha deciso di affrontare questa sfida con il veicolo sottomarino autonomo tecnologicamente avanzato denominato MUSCLE (Minehunting UUV for Shallow water Covert Littoral Expeditions, ovvero Veicolo sottomarino autonomo cacciamine per spedizioni litorali nascoste in acque basse). Grazie al sonar ad apertura sintetica (SAS) ad alta risoluzione e alta frequenza accelerato dalle GPU NVIDIA Tesla, MUSCLE è dotato di funzioni sensazionali di riconoscimento degli oggetti, elaborazione integrata e processo decisionale intelligente per localizzare, identificare e classificare le mine in tempo reale.

Il SAS con accelerazione via GPU permette l'individuazione delle mine in tempo reale

Gli AUV tradizionali percorrono rotte di sminamento pre-programmate e registrano tutti i dati per l'elaborazione off-line. Non dispongono della flessibilità necessaria ad adattarsi alle condizioni ambientali e alle prestazioni del sonar. L'accelerazione via GPU aumenta il livello di autonomia, rendendoli gli AUV capaci di comportamenti adattativi. “L'AUV MUSCLE accelerato dalle GPU rende lo sminamento più rapido, più conveniente, più affidabile e più sicuro per la NATO”, ha dichiarato Francesco Baralli, Principal Scientific Assistant al CMRE. “Senza accelerazione via GPU, l'individuazione in tempo reale e la classificazione degli ordigni era praticamente impossibile – l'applicazione SAS viene eseguita da 50 a 100 volte più rapidamente su GPU che su CPU comparabili.”

L'accelerazione via GPU permette inoltre a MUSCLE di effettuare correzioni di rotta in tempo reale per massimizzarne l'efficacia nel lasso di tempo limitato (6 ore) di autonomia in mare. L'AUV può reagire a quello che vede e regolare la propria rotta per indagare più da vicino oppure per fare un secondo passaggio quando ostacoli ne bloccano l'approccio. Il MUSCLE può contribuire a proteggere le imbarcazioni che navigano in acque rese pericolose dalla presenza di mine inviando segnali di allarme in grado di allertare in tempo reale le navi della presenza di ordigni sulla propria rotta.

La capacità di elaborazione della GPU Tesla integrata permette di sostituire interi rack di server basati su CPU (36 nodi) che in precedenza risultavano necessari per analizzare e classificare le mine sulla nave di controllo. “In precedenza il lavoro con i cacciamine AUV era lento e inefficiente”, ha dichiarato Baralli. “Non potevamo analizzare nessun dato sino a diverse ore dopo la conclusione della missione, Di conseguenza, se le immagini identificavano l'oggetto sbagliato oppure erano sfocate o danneggiate eravamo costretti a inviare nuovamente in missione l'AUV. Grazie all'accelerazione via GPU, le nostre missioni sono più produttive. I risultati dell'imaging del SAS sono nettamente migliori e le GPU hanno dimostrato prestazioni 75 volte superiori rispetto alle CPU durante le prove in mare. È davvero bello rendere i mari più sicuri.”

Passi successivi – nuove applicazioni e tempo reale, output in alta risoluzione

CMRE ritiene che le innovazioni tecnologiche ottenute grazie all'identificazione e classificazione di oggetti mediante AUV con accelerazione via GPU possano essere applicate in altre aree, quali la localizzazione dell'oggetto dopo un disastro naturale (per esempio, i detriti di uno tsunami). Sulla base dei risultati attuali raccolti dal programma MUSCLE, il team del CMRE ha già iniziato a lavorare al miglioramento della GPU integrata per arrivare al calcolo in tempo reale e all'alta risoluzione. Inoltre, il team sta continuando nello sviluppo delle versioni multi-GPU per i propri computer di ricerca terrestre.

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