Σύνοψη
- Το Jet Propulsion Laboratory (JPL) της NASA δοκιμάζει τον νέο επεξεργαστή High Performance Spaceflight Computing, σχεδιασμένο για το βαθύ Διάστημα.
- Οι πρώτες δοκιμές δείχνουν λειτουργία με 500 φορές μεγαλύτερη απόδοση από τα υπάρχοντα, ανθεκτικά στην ακτινοβολία (radiation-hardened) chips.
- Πρόκειται για ένα πλήρες System-on-a-Chip (SoC) που δημιουργήθηκε σε συνεργασία με τη Microchip Technology Inc., συγκεντρώνοντας CPU, μνήμη και συνδεσιμότητα σε ελάχιστο μέγεθος.
- Η αυξημένη υπολογιστική ισχύς θα επιτρέψει τη χρήση AI σε πραγματικό χρόνο για την αυτόνομη πλοήγηση διαστημοπλοίων χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση.
- Οι μηχανικοί έστειλαν με επιτυχία το πρώτο email μέσω του συστήματος, σηματοδοτώντας την έναρξη του απαιτητικού κύκλου δοκιμών.
Η αλματώδης εξέλιξη της αεροδιαστημικής τεχνολογίας απαιτεί εξίσου δραστικές αναβαθμίσεις στον πυρήνα των διαστημικών σκαφών: την υπολογιστική τους ισχύ. Η NASA, μέσω του Jet Propulsion Laboratory (JPL) στη Νότια Καλιφόρνια, βρίσκεται πλέον στη φάση των εντατικών δοκιμών του νέου επεξεργαστή High Performance Spaceflight Computing (HPSC). Το συγκεκριμένο hardware προορίζεται να αντικαταστήσει τους απαρχαιωμένους, αλλά εξαιρετικά αξιόπιστους επεξεργαστές που χρησιμοποιούνται εδώ και δεκαετίες, ανοίγοντας νέους δρόμους για αποστολές στη Σελήνη, τον Άρη και το βαθύ διάστημα.
Ο επεξεργαστής HPSC είναι ένα ανθεκτικό στην ακτινοβολία System-on-a-Chip (SoC) νέας γενιάς, που κατασκευάζεται από τη Microchip Technology Inc. σε συνεργασία με τη NASA. Προσφέρει έως και 500 φορές μεγαλύτερη υπολογιστική ισχύ σε σύγκριση με τα σημερινά διαστημικά chips, ενσωματώνοντας κεντρικές μονάδες επεξεργασίας, προηγμένα δίκτυα και μνήμη στο μέγεθος της παλάμης, με σκοπό την υποστήριξη αυτόνομων διαστημοπλοίων και ανάλυσης δεδομένων μέσω AI.
Η σύγχρονη βιομηχανία των smartphones και των tablets βασίζεται εξ ολοκλήρου στην αρχιτεκτονική SoC, η οποία συγκεντρώνει όλα τα κρίσιμα υποσυστήματα (CPU, ελεγκτές μνήμης, διεπαφές εισόδου/εξόδου) σε ένα και μόνο τσιπ. Ωστόσο, η μεταφορά αυτής της λογικής στο διάστημα αποτελεί μια τεράστια μηχανική πρόκληση. Το νέο τσιπ της NASA διαθέτει συμπαγές μέγεθος (χωράει στην παλάμη ενός χεριού) και είναι εξαιρετικά ενεργειακά αποδοτικό, αλλά οφείλει να λειτουργεί αδιάλειπτα για χρόνια, εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά από τον πλησιέστερο τεχνικό.
Ο Jim Butler, επικεφαλής του project HPSC στο JPL, επιβεβαιώνει την αυστηρότητα της διαδικασίας. Οι δοκιμές, οι οποίες ξεκίνησαν τον Φεβρουάριο και θα συνεχιστούν για αρκετούς μήνες, περιλαμβάνουν την έκθεση του υλικού σε ακραία θερμικά σοκ, ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και μηχανικές καταπονήσεις. Σύμφωνα με τα πρώτα δεδομένα, το τσιπ λειτουργεί ακριβώς όπως είχε σχεδιαστεί. Μάλιστα, ως συμβολικό ορόσημο της επιτυχούς εκκίνησης των δοκιμών, η ομάδα του JPL έστειλε το πρώτο email χρησιμοποιώντας το νέο hardware, με το χαρακτηριστικό θέμα «Hello Universe», παραπέμποντας στο ιστορικό «Hello World» της πληροφορικής.
Γιατί τα διαστημικά σκάφη χρειάζονται νέους επεξεργαστές;
Το διαστημικό περιβάλλον είναι αφιλόξενο για τα συμβατικά ηλεκτρονικά. Τα σωματίδια υψηλής ενέργειας που προέρχονται από τον Ήλιο και τον διαστρικό χώρο διαπερνούν τα συστήματα των σκαφών, προκαλώντας σφάλματα που μπορούν να αλλοιώσουν κρίσιμα δεδομένα. Όταν συμβαίνει αυτό με τα σημερινά συστήματα, τα διαστημικά σκάφη εισέρχονται σε "safe mode", αναστέλλοντας τις μη βασικές λειτουργίες μέχρι οι ελεγκτές της αποστολής στη Γη να επιλύσουν το πρόβλημα. Αυτός είναι ο λόγος που οι διαστημικές υπηρεσίες προτιμούν δοκιμασμένους επεξεργαστές παλαιότερων δεκαετιών, οι οποίοι υστερούν δραματικά σε ταχύτητα αλλά είναι άτρωτοι στις παρεμβολές.
Η συνεργασία του Space Technology Mission Directorate της NASA (μέσω του προγράμματος Game Changing Development) με το JPL έρχεται να επιλύσει ακριβώς αυτό το τεχνολογικό αδιέξοδο. Ο Eugene Schwanbeck, διευθυντής του προγράμματος στο Langley Research Center, ξεκαθαρίζει πως το νέο πολυπύρηνο σύστημα είναι ταυτόχρονα fault-tolerant (ανθεκτικό σε σφάλματα), ευέλικτο και ακραία αποδοτικό.
Η σημαντικότερη, ίσως, αναβάθμιση που φέρνει ο HPSC επεξεργαστής εντοπίζεται στη δυνατότητα εκτέλεσης αλγορίθμων Τεχνητής Νοημοσύνης (AI) στο "Edge" (τοπικά στο διαστημόπλοιο). Οι μελλοντικές αποστολές στη Σελήνη και τον Άρη θα εξαρτώνται από την αυτονομία.
Κατά τη διάρκεια περίπλοκων σεναρίων προσεδάφισης σε πλανητικά σώματα, απαιτείται η άμεση επεξεργασία τεράστιου όγκου δεδομένων από αισθητήρες (όπως ραντάρ και LiDAR). Με τον HPSC, τα διαστημικά σκάφη θα μπορούν να λαμβάνουν κρίσιμες αποφάσεις πλοήγησης σε πραγματικό χρόνο, χωρίς να περιμένουν την αποστολή των δεδομένων στη Γη και την επακόλουθη απάντηση, μια διαδικασία που λόγω της απόστασης διαρκεί αρκετά λεπτά. Ταυτόχρονα, τα διαστημικά τηλεσκόπια και οι ανιχνευτές θα μπορούν να αναλύουν, να φιλτράρουν και να συμπιέζουν τεράστιους όγκους επιστημονικών δεδομένων, μεταδίδοντας πίσω στη Γη μόνο τα πιο κρίσιμα ευρήματα, επιταχύνοντας έτσι τις επιστημονικές ανακαλύψεις.
Επίγειες εφαρμογές στη βιομηχανία και την αυτοκίνηση
Η ανάπτυξη του HPSC αποτελεί ένα κλασικό παράδειγμα μεταφοράς τεχνολογίας. Η Microchip, η οποία χρηματοδότησε την εσωτερική της έρευνα και ανάπτυξη για την υλοποίηση αυτού του επεξεργαστή από το 2022, έχει ήδη διαθέσει δείγματα σε εταίρους στον ευρύτερο τομέα της άμυνας και της εμπορικής αεροδιαστημικής.
Η συγκεκριμένη αρχιτεκτονική δεν θα περιοριστεί στα ρόβερ και τους δορυφόρους της NASA. Αναμένεται να προσαρμοστεί από τη Microchip για βιομηχανίες στη Γη που λειτουργούν σε εξίσου απαιτητικά περιβάλλοντα, όπως η πολιτική αεροπορία και η κατασκευή αυτόνομων οχημάτων, όπου η αξιοπιστία των συστημάτων είναι ζήτημα ζωής και θανάτου.
*Μπορείτε πλέον να προσθέσετε το Techgear.gr ως Προτιμώμενη Πηγή ενημέρωσης για τις αναζητήσεις σας στο Google Search!
Διαβάστε επίσης
