Cómo creó Google un time-lapse de la Tierra de 52 terapixeles

No pasó casi nada desde que Google presentó Earth Engine, que fue la síntesis entre varias tecnologías para crear un time lapse de la tierra de 52 terapixeles utilizando imágenes satelitales de las últimas 2 décadas y media. La NASA y el servicio meteorológico de EEUU participaron activamente aportando datos y formando parte del equipo que fundió toda la información en un timelapse increíble, el más abarcativo de todos. En este artículo, basado en una entrevista que hicieron a Google, desvelamos algunos de los secretos sobre cómo creó Google esta maravilla multimedia.

Internet nos acostumbró un poco a recibir excelentes vídeos de time lapse en donde vemos atardeceres y amaneceres estrellados, cambios climáticos, florecimientos y mucho más de esas cosas a las que en general no podemos mirar con tanta gradualidad. Una de estas cosas inobservables en tan poco tiempo y con tanto detalle es la evolución de las urbes en la Tierra, pues estos cambios se dan paulatinamente y a veces son imperceptibles. Google ha tomado esta imposibilidad de registrar los cambios de una forma más intuitiva y menos laboriosa  y ha decidido poner manos a la obra en un time lapse que utilizase todos los recursos posibles para mostrar la evolución de la Tierra en los últimos años. Específicamente –porque es lo más próximo a cambiar y también lo más evidente-, los cambios en las ciudades o el surgimiento de nuevos poblados o la conquista de la Tierra habitable disponible. Así también, fenómenos de la naturaleza envalentonados por la acción del hombre, como la deforestación, el deshielo y las inundaciones.

28 años en 909 terabytes

En un trabajo conjunto entre la USGS (U.S. Geological Service), el laboratorio Create de la Universidad Carnegie Mellon y la NASA con sus satélites Landsat (que fotografían completamente a la Tierra en 16 días), el time lapse de 52 terapixeles se desarrolló y se puso en línea, permitiéndole a los visitantes pasar revista a los cambios que se han dado en la Tierra en los últimos 28 años.  Tomando casi 2 millones de imágenes satelitales de aproximadamente 100 megapixeles cada una (1.78 terapixeles en total) que engloban el periodo de tiempo entre 1984 y 2012, el muestrario de más de 909 terabytes de información de la evolución de la vida en la Tierra fue mucho más que una animación común y corriente o un vídeo. Al ser un time lapse mapeado, los usuarios podemos recorrer el mapa horizontal y verticalmente, además de realizar acercamientos para ver de cerca los cambios que se dan en una ciudad en particular. Es como usar un Google Earth, pero con imágenes que van evolucionando para mostrar el paso del tiempo.

 

Armando el rompecabezas

De lo más simple a lo más complejo, Google declaró en una entrevista concedida a ArsTechnica, que lo más complicado no fue tomar las imágenes, sino alinear los pixeles para la animación. Es que la atmósfera complicaba todo el trabajo, ya que al ser nubosa complejizaba todo el proceso, por lo que no todas las imágenes servían. Para resolver esto, Google usó 20 terabytes de datos de MODIS, que es un módulo de espectro radiometría de imagen que está posicionado en los sensores de la NASA, especialmente en los satélites Terra y Aqua. Utilizando las bandas espectrales, el equipo de Earth Engine descifraba qué es lo que se veía a través de la atmósfera y podía alinear las imágenes. Luego se pusieron a procesar esa imagen final con los mosaicos del modelo de 28 años de la Tierra y les llevó 260.000 horas de trabajo. Este enorme esfuerzo y manipulación de datos era sólo la segunda etapa, pues había que animar y hacer explorable el mapa, tanto en el tiempo como en el espacio.

 

La máquina del tiempo en HD

Para el último largo proceso, Google trabajó sobre GigaPan Time Machine, el software de código abierto desarrollado por CREATE, del Carnegie Mellon Lab. Usando el etiquetado de video de alta resolución posible gracias a HTML5, los vídeos de animaciones de alta resolución se convierten a múltiples vídeos superpuestos de múltiples resoluciones, con lo que luego se puede armar un mapeo interactivo. El desafío surgió inmediatamente al revisar la cantidad de información disponible. En líneas generales, cada fotograma del video es un mapa Mercator proyectado, con una resolución de 30 metros por pixel en el Ecuador, por un total de 1780000 millones de píxeles por imagen. Eso es alrededor de un millón de veces más grande que un flujo de video HD estándar. Con el fin de escalar para llegar a esos videos enormes, Google debía volcar e integrar la producción de datos de Time Machine en el Earth Engine y en el resto de la infraestructura de Google.  La codificación del video final consumió 1.4 millones de horas de trabajo de CPU en los centros de datos de Google en el transcurso de un día, con la participación de 66.000 núcleos en simultáneo. Para los investigadores del CMU, esto hubiera sido imposible sin los recursos de Google, siendo que al final se utilizaron 1.8 millones de horas de trabajo de CPU y el procesamiento total se hizo en 3 días.

 

La llegada al navegador

Cuando todo estaba preparado, hacía falta llegar al navegador para que los usuarios pudieran visualizarlo e interactuar con él de la mejor manera posible. Es así que se utilizó un proyecto denominado “árbol de azulejos”. Este consta de un proceso por el cual cada video individual que representa una “ventana” en el Time Lapse Global es un archivo de vídeo indizado en una árbol de datos de una table de contenidos de Earth Engine. El proceso se completa cuando el cliente hace un pedido por un determinado fragmento de un video sobre una locación en particular (la que el usuario está visualizando), obteniendo una tabla de contenidos. Como lo que estamos haciendo es cambiar entre diferentes niveles de resolución y locaciones, el sistema de Google reproduce un vídeo mientras va preparando otros y dejándolos “en punta”, para iniciarse automáticamente a medida que buscamos otras locaciones o ingresamos a un nivel diferente de resolución y acercamiento.

 

Google Earth Engine se presentó como un experimento en sí mismo, sino como una plataforma para pruebas a la que habrá que seguir de cerca, pues la tecnología, la inteligencia y los recursos implementados en él son realmente impresionantes.