NTTとJAXA、宇宙統合コンピューティング・ネットワークにおける宇宙データセンタの実現に向けた共同研究を開始

日本電信電話株式会社（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：島田 明、以下　「NTT」）と国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構（本社：東京都調布市、理事長：山川 宏、以下　「JAXA」）は、両者の技術融合による社会インフラ創出（社会課題の解決につながる革新的な光ネットワーク・インフラの構築等）をめざした協力協定を2019年に締結し、「地上と宇宙をシームレスにつなぐ超高速大容量でセキュアな光・無線通信インフラの実現」をめざすべき世界観として共有した共同研究^※1に取り組んできました。今回新たに、宇宙データセンタの実現に向けて宇宙統合コンピューティング・ネットワーク^※2への適用をめざした宇宙空間におけるコンピューティング環境とデータ処理についての共同研究を2023年1月から開始しました。

1．背景

近年、持続可能な経済・社会活動を確立していく上では、エネルギー・環境/気候変動・防災・海洋インフラ・安全保障などの多様な分野において、成層圏・地球近傍宇宙空間をICTインフラ基盤として効果的に最大活用することの重要性が一層高まっています。
　これらの社会要請に応じてNTTとJAXAでは2019年以降、光・無線通信インフラの実現に向けた共同研究を推進してまいりました。一方で、宇宙空間で観測衛星等により収集される膨大なデータの利活用には、宇宙での通信インフラ基盤の整備に加えて、データ転送時間、通信容量、通信遅延といった課題を解決する必要があります。

2．共同研究の概要

今回新たに開始した本共同研究では、衛星観測データから必要な情報をより早く効率的に地上に届けるための処理を行うコンピューティング基盤へのAI技術の適用性を検証します。
　NTTは、観測データから特定対象物やイベントの識別に多層推論技術^※3を活用することで、宇宙から地上へ伝送するデータ量を必要な情報に絞ることで減らし、限られた通信リソース内で準リアルタイムに地上局へ転送することをめざした研究を行います。
　JAXAは、地上民生分野において急速に拡大するAI技術を持つプレーヤーが、軌道上で地上にて開発されたAIアルゴリズムを活用する際の障壁となっているソフトウェアの開発環境について、コンテナ技術^※4の活用により、地上と同じ環境で開発が可能となるようなソフトウェアフレームワークと、これらのソフトウェアが軌道上で動作可能となる宇宙計算機環境を構築します。このフレームワーク上では、軌道上であってもAIアルゴリズムが容易に書き換え可能であり、地上で検討された様々なアイデアや学習されたAIアルゴリズムの速やかな軌道上実証を可能とします。今後様々な用途に利用可能な環境の構築をめざして研究を行います。

＜NTTの役割＞

AI処理アルゴリズムの検討、評価・改善
宇宙計算機環境（iGPU, VPU）の評価・最適化
AIアプリケーション実装を含めた実機検証

＜JAXAの役割＞

ソフトウェアフレームワークを含む宇宙計算機環境の提供
AIアプリケーション用衛星観測画像の提供
ソフトウェアフレームワークの改良検討

なお、本共同研究は、JAXAの小型技術刷新衛星研究開発プログラム^※5における研究課題「衛星システムのデジタル化（ソフトウェア化）」に基づいて行われるものです。

3．今後の展開

NTT、JAXAは、協力協定に基づく研究開発を通じて社会課題の解決に貢献するとともに、「宇宙統合コンピューティング・ネットワーク^※2」の実現につなげていきます。

^※1：2019年11月5日 ニュースリリース 「NTTとJAXA、地上と宇宙をシームレスにつなぐ超高速大容量でセキュアな光・無線通信インフラの実現に向けた共同研究を開始」　
https://group.ntt/jp/newsrelease/2019/11/05/191105c.html
https://www.jaxa.jp/press/2019/11/20191105a_j.html

^※2：宇宙統合コンピューティング・ネットワーク https://group.ntt/jp/newsrelease/2022/04/26/220426a.html

^※3：IOWN時代のAlサービスを支える高効率イベント駆動型推論 https://journal.ntt.co.jp/article/8897

^※4：アプリケーションと実行環境を1つのコンテナにパッケージ化し、それぞれ独立して実行、管理できる技術。これにより、異なる目的のアプリケーションを1つのOS上で、競合を意識せずに動作させることができる。また、様々な環境への適応が容易になり、アプリケーションの開発・運用の迅速化・低コスト化が可能になる等のメリットがある。

^※5：小型技術刷新衛星開発プログラム https://www.kenkai.jaxa.jp/research/sasshin/sasshin.html