Računalniki EAFTC v podvozju, pripravljenem za vesolje. Kreditna slika: NASA / Honeywell. Kliknite za povečavo
Na žalost lahko sevanje, ki prežema vesolje, sproži takšne težave. Ko se hitrostni delci, kot so kozmični žarki, trčijo v mikroskopsko vezje računalniških čipov, lahko čipi povzročijo napake. Če te napake pošljejo vesoljsko plovilo v napačno smer ali motijo sistem za življenjsko podporo, bi to lahko bile slabe novice.
Da bi zagotovili varnost, večina vesoljskih misij uporablja računalniške čipe, obsevane z sevanjem. »Rad-hard« čipi v marsičem niso navadni. Na primer vsebujejo dodatne tranzistorje, ki potrebujejo več energije za vklop in izklop. Kozmični žarki jih ne morejo sprožiti tako enostavno. Rad-hard čipi še naprej delajo natančne izračune, ko navadni čipi lahko "glih".
NASA se skoraj izključno zanaša na te trajne čipe, da bi računalnike naredila prostor vreden. Toda ti čipi po meri imajo nekaj slabosti: dragi so, lačni in počasni - kar 10-krat počasnejši kot enakovredni CPU v sodobnem namiznem računalniku za potrošnike.
Ko NASA pošlje ljudi nazaj na Luno in na Mars - poglejte Vision for Space Exploration - bi načrtovalci misije radi dali svojim vesoljskim plovilom več računalniških konjskih moči.
Če bi imeli na krovu več računalniške moči, bi vesoljska plovila pomagala ohraniti enega svojih najbolj omejenih virov: pasovno širino. Pasovna širina, ki je na voljo za prenos podatkov nazaj na Zemljo, je pogosto ozko grlo, hitrosti prenosa pa so celo počasnejše kot stari modemi za klicanje. Če bi lahko kopije surovih podatkov, ki jih zbirajo senzorji vesoljskih plovil, na krovu »zdrobili«, bi znanstveniki lahko poslali le rezultate, ki bi potrebovali veliko manj pasovne širine.
Na površju Lune ali Marsa so raziskovalci lahko s hitrimi računalniki analizirali svoje podatke takoj po zbiranju, hitro prepoznali območja z velikim znanstvenim zanimanjem in morda zbrali več podatkov, preden minejo bežne priložnosti. Rovers bi imel koristi tudi od dodatne inteligence sodobnih procesorjev.
Uporaba istih poceni, močnih čipov Pentium in PowerPC, ki jih najdemo v potrošniških računalnikih, bi zelo pomagala, vendar je treba to storiti tako, da je treba težave zaradi napak zaradi sevanja rešiti.
Tukaj prihaja NASA-in projekt, imenovan Environmental-Adaptive Fault-Tolerant Computing (EAFTC). Raziskovalci, ki delajo na projektu, eksperimentirajo z načini uporabe potrošniških procesorjev v vesoljskih misijah. Zlasti jih zanimajo "posamični dogodki", najpogostejše vrste glitsov, ki jih povzročajo posamezni delci sevanja v čipih.
Član ekipe Raphael Neki iz JPL pojasnjuje: "Eden od načinov hitrejše uporabe potrošniških CPU-jev v prostoru je preprosto imeti trikrat več CPU-jev, kot jih potrebujete: trije CPU-ji opravijo enak izračun in glasujejo o rezultatu. Če eden od procesorjev naredi napako, ki jo povzroči sevanje, se druga dva še vedno strinjata in tako dobita glasovanje in dobita pravilen rezultat. "
To deluje, vendar je pogosto preveč, zapravljati dragoceno električno energijo in računalniško moč za trikratno preverjanje izračunov, ki niso kritični.
"Da bi to naredili pametneje in učinkoviteje, razvijamo programsko opremo, ki tehta pomembnost izračuna," nadaljuje Nekateri. "Če je zelo pomembno, kot je navigacija, morajo vsi trije procesorji glasovati. Če je to manj pomembno, kot je merjenje kemične sestave kamna, lahko sodelujeta le en ali dva CPU-ja. "
To je le ena od desetin tehnik za odpravo napak, ki jih EAFTC združi v en sam paket. Rezultat je veliko boljša učinkovitost: Brez programske opreme EAFTC računalnik, ki temelji na potrošniških procesorjih, potrebuje 100–200% odpuščanje za zaščito pred napakami, ki jih povzroča sevanje. (100% presežnost pomeni 2 CPU; 200% pomeni 3 CPU.) Pri EAFTC je za isto stopnjo zaščite potrebno le 15-20% odpuščanja. Vso to prihranjeno uro CPU lahko namesto tega produktivno uporabite.
"EAFTC ne bo nadomestil radno trdih procesorjev," opozarja nekaj. "Nekatere naloge, kot je življenjska podpora, so tako pomembne, da si bomo vedno želeli čipov, ki jih obremenjujejo sevanje." Vendar pa bi algoritmi EAFTC sčasoma lahko odnesli del obremenitve obdelave podatkov s teh čipov, kar bo prihodnjim misijam omogočilo veliko večjo moč računalnika.
Prvi preizkus EAFTC bo na krovu satelita z imenom Space Technology 8 (ST-8). Del NASA-inoga novega tisočletja, ST-8 bo preizkusil nove, eksperimentalne vesoljske tehnologije, kot je EAFTC, in jim omogočil uporabo v prihodnjih misijah z večjo samozavestjo.
Satelit, predviden za lansiranje leta 2009, bo v vsaki od svojih eliptičnih orbitov preskakoval Van Allenove sevalne pasove in testiral EAFTC v tem okolju z visoko sevanjem, podobnem globokemu vesolju.
Če gre vse v redu, lahko vesoljske sonde, ki se lotijo sončnega sistema, kmalu uporabljajo enake čipe, ki jih najdete v namiznem računalniku - samo brez napak.
Izvirni vir: NASA News Release
