Calculatoare EAFTC într-un șasiu de zbor pregătit pentru spațiu. Credit imagine: NASA / Honeywell. Faceți clic pentru a mări
Din păcate, radiațiile care pătrund în spațiu pot declanșa astfel de sclipiri. Când particulele de mare viteză, cum ar fi razele cosmice, se ciocnesc cu circuitul microscopic al cipurilor de computer, acestea pot provoca erori. Dacă aceste erori trimit navele spațiale care zboară în direcția greșită sau perturbă sistemul de susținere a vieții, ar putea fi o veste proastă.
Pentru a asigura siguranța, majoritatea misiunilor spațiale folosesc cipuri de computer întărite cu radiații. Jetoanele „hard-rad” sunt spre deosebire de cipurile obișnuite din multe puncte de vedere. De exemplu, conțin tranzistoare suplimentare care necesită mai multă energie pentru a porni și opri. Razele cosmice nu le pot declanșa atât de ușor. Jetoanele rad-hard continuă să facă calcule exacte atunci când jetoanele obișnuite ar putea „glitch”.
NASA se bazează aproape exclusiv pe aceste cipuri extra-durabile pentru a face computerele demne de spațiu. Dar aceste jetoane la comandă au unele dezavantaje: sunt scumpe, înfometate și încetinite - de 10 ori mai lent decât un procesor echivalent într-un computer desktop modern pentru consumatori.
Cu NASA trimiterea oamenilor înapoi pe Lună și mai departe pe Marte - consultați Viziunea pentru Explorarea Spațială - planificatorii de misiuni ar dori să ofere navei lor spațiale mai mult cai putere.
Având mai multă putere de calcul la bord ar putea ajuta navele spațiale să-și păstreze una dintre cele mai limitate resurse: lățimea de bandă. Lățimea de bandă disponibilă pentru transferul datelor înapoi pe Pământ este adesea un blocaj, cu viteze de transmisie chiar mai lente decât modemurile de apelare vechi. Dacă reams-ul de date brute adunate de senzorii navei spațiale ar putea fi „crunched” la bord, oamenii de știință ar putea transmite doar rezultatele, ceea ce ar avea mult mai puțin lățime de bandă.
Pe suprafața lunii sau a Marte, exploratorii ar putea folosi calculatoare rapide pentru a-și analiza datele imediat după colectarea acestora, identificând rapid zonele de mare interes științific și, probabil, adunând mai multe date înainte de a trece o oportunitate trecătoare. Rovers-ul ar beneficia și de inteligența suplimentară a procesoarelor moderne.
Folosirea acelorași cipuri ieftine și puternice Pentium și PowerPC găsite în calculatoarele de consum ar ajuta enorm, dar pentru a face acest lucru, problema erorilor induse de radiații trebuie rezolvată.
Aici intervine un proiect NASA, numit Computing Adaptive Fault-Tolerant Computing (EAFTC). Cercetătorii care lucrează la proiect experimentează modalități de utilizare a procesoarelor consumatorilor în misiunile spațiale. Sunt deosebit de interesați de „tulburări de un singur eveniment”, cel mai obișnuit tip de sclipici cauzate de particule unice de radiații care se împletesc în cipuri.
Membrul echipei Raphael Unele dintre JPL explică: „O modalitate de a utiliza mai rapid procesoarele consumatoare în spațiu este pur și simplu să ai de trei ori mai multe procesoare decât ai nevoie: Cele trei procesoare efectuează același calcul și votează rezultatul. Dacă unul dintre procesoare comite o eroare indusă de radiații, celelalte două vor fi în continuare de acord, astfel câștigând votul și dând rezultatul corect. "
Acest lucru funcționează, dar de multe ori este excesiv, irosind electricitate prețioasă și putere de calcul până la calcule triple-check care nu sunt critice.
„Pentru a face acest lucru mai inteligent și mai eficient, dezvoltăm un software care cântărește importanța unui calcul”, continuă Unii. „Dacă este foarte important, cum ar fi navigația, toate cele trei CPU trebuie să voteze. Dacă este mai puțin important, cum ar fi măsurarea machiajului chimic al unei roci, s-ar putea implica doar unul sau două procesoare. "
Aceasta este doar una din zeci de tehnici de corectare a erorilor pe care EAFTC le reunește într-un singur pachet. Rezultatul este o eficiență mult mai bună: Fără software-ul EAFTC, un computer bazat pe procesoarele consumatoare are nevoie de redundanță de 100-200% pentru a proteja împotriva erorilor provocate de radiații. (100% redundanță înseamnă 2 CPU; 200% înseamnă 3 CPU.) Cu EAFTC, este nevoie de doar 15-20% redundanță pentru același grad de protecție. Tot timpul economisit al procesorului poate fi utilizat în schimb în mod productiv.
„EAFTC nu va înlocui procesoarele rad-hard”, avertizează Unii. "Unele sarcini, cum ar fi asistența de viață, sunt atât de importante, încât vom dori întotdeauna cipurile întărite cu radiații să le ruleze." Dar, în timp util, algoritmii EAFTC ar putea elimina o parte din încărcarea de procesare a datelor de pe aceste jetoane, făcând o putere mult mai mare a calculatorului disponibilă pentru viitoarele misiuni.
Primul test al EAFTC va fi la bordul unui satelit numit Space Technology 8 (ST-8). O parte a programului noului mileniu al NASA, ST-8 va testa tehnologii spațiale noi, experimentale, cum ar fi EAFTC, care va face posibilă utilizarea acestora în misiunile viitoare cu mai multă încredere.
Satelitul, programat pentru o lansare din 2009, va decima centurile de radiații Van Allen în fiecare orbită eliptică, testând EAFTC în acest mediu cu radiații ridicate similar spațiului profund.
Dacă totul merge bine, sondele spațiale care se aventurează pe întregul sistem solar pot utiliza în curând aceleași jetoane găsite pe computerul dvs. de desktop - doar fără sclipici.
Sursa originală: Comunicat de presă al NASA
