Ce se întâmplă când o sondă spațială robotizată se desparte de milioane de kilometri distanță de cel mai apropiat inginer de nave spațiale? Dacă există o eroare software, inginerii pot corecta uneori problema încărcând noi comenzi, dar ce se întâmplă dacă hardware-ul computerului nu reușește? Dacă hardware-ul controlează ceva critic, cum ar fi propulsoarele sau sistemul de comunicații, nu se poate face foarte mult controlul misiunii; misiunea poate fi pierdută. Uneori, sateliții eșuați pot fi recuperați de pe orbită, dar nu există niciun serviciu de remorcare interplanetar pentru misiunile de pe Marte. Se poate face ceva pentru sisteme computerizate deteriorate, departe de casă? Răspunsul s-ar putea afla într-un proiect numit „Arhitectură scalabilă auto-configurabilă pentru sisteme spațiale reutilizabile”. Dar nu vă faceți griji, mașinile nu devin conștiente de sine, ci doar învață cum să se rezolve singure ...
Atunci când nava spațială funcționează defectuos în drum spre destinațiile lor, deseori nu există foarte mulți controlori de misiune. Desigur, dacă sunt la îndemâna noastră (adică sateliți pe orbita Pământului), există posibilitatea ca aceștia să poată fi preluați de către echipajele navetei spațiale sau fixate pe orbită. În 1984, de exemplu, doi sateliți care funcționează defectuos au fost preluați de Discovery în misiunea STS-51A (ilustrat mai sus). Ambii sateliți de comunicații aveau motoare care funcționează defectuos și nu-și puteau menține orbitele. În 1993 Space Shuttle Endeavour (STS-61) a efectuat o schimbare orbitală de oglindă pe telescopul spațial Hubble. (Desigur, există întotdeauna opțiunea ca și sateliții spion-secret să fie doborâți.)
Deși ambele exemple de misiune de preluare / reparație de mai sus au implicat cel mai probabil o defecțiune mecanică, același lucru s-ar fi putut face dacă sistemele lor informatice de bord au eșuat (dacă ar merita costul unei misiuni de reparație costisitoare). Dar dacă una dintre misiunile robotice dincolo de orbita Pământului ar fi suferit o defecțiune hardware frustrantă? Nici nu trebuie să fie o eroare imensă (dacă s-ar întâmpla pe Pământ, probabil că problema ar putea fi rezolvată rapid), dar în spațiu fără un inginer prezent, această mică eroare ar putea vraji o misiune pentru misiune.
Care este răspunsul? Construiți un computer care să se poată repara. S-ar putea să sune ca Terminator 2 poveste, dar cercetătorii de la Universitatea din Arizona cercetează această posibilitate. NASA finanțează lucrările, iar Laboratorul de Propulsie Jet le ia în serios.
Ali Akoglu (profesor asistent în inginerie computerizată) și echipa sa dezvoltă un sistem hibrid hardware / software care poate fi folosit de computere pentru a se vindeca. Cercetătorii folosesc Array-uri Gate programmabile de câmp (FPGA) pentru a crea procese de auto-vindecare la nivel de cip.
FPGA folosesc o combinație de hardware și software. Deoarece unele funcții hardware sunt efectuate la nivel de cip, software-ul acționează ca „firmware” FPGA. Firmware-ul este un termen obișnuit al computerului în care sunt încorporate comenzi software specifice într-un dispozitiv hardware. Deși microprocesorul prelucrează firmware-ul așa cum ar face-o orice soft normal, această comandă specială este specifică acelui procesor. În acest sens, firmware-ul imită procesele hardware. Aici vine cercetarea lui Akoglu.
Cercetătorii se află în cea de-a doua fază a proiectului numit Scalable Self-Configurable Architecture pentru Sisteme Spațiale Reutilizabile (SCARS) și au înființat cinci unități de rețea fără fir care ar putea reprezenta cu ușurință cinci rover-uri cooperante pe Marte. Când apare o defecțiune hardware, „prietenii” în rețea abordează problema pe două niveluri. În primul rând, unitatea cu probleme încearcă să repare glitch la nivelul nodului. Prin reconfigurarea firmware-ului, unitatea reconfigurează eficient circuitul, ocolind eroarea. În cazul în care nu reușește, amicii unității efectuează o operațiune de rezervă, reprogramându-se pentru a efectua operațiunile unității distruse, precum și pe ale lor. Inteligența la nivel de unitate este utilizată în primul caz, dar în caz de eșec, se utilizează informații la nivel de rețea. Toate operațiunile sunt efectuate automat, nu există nicio intervenție umană
Este o cercetare captivantă cu avantaje de anvergură. Dacă calculatoarele s-ar putea vindeca pe distanțe lungi, s-ar economisi milioane de dolari. De asemenea, longevitatea misiunilor spațiale poate fi extinsă. Această cercetare ar fi, de asemenea, valoroasă pentru viitoarele misiuni cu echipaj. Deși majoritatea problemelor computerizate pot fi rezolvate de astronauți, vor apărea defecțiuni critice ale sistemului; utilizarea unui sistem cum ar fi SCARS ar putea face salvarea vieții în timp ce se găsește sursa problemei.
Sursa: UA News
