Новий суперчип від NASA навчить космічні апарати думати самостійно

Як повідомляє видання ScienceAlert, розробка ведеться в межах програми NASA Game Changing Development (GCD) спільно з компанією Microchip Technology Inc. та Лабораторією реактивного руху (JPL).

Яке призначення нової технології?

Головна причина розробки нових обчислювальних систем полягає у величезних відстанях. Коли астронавти опиняться на Місяці чи Марсі, вони зіткнуться з серйозними затримками зв'язку із Землею. Це значно ускладнює швидке надсилання та отримання звітів і даних. Водночас автономні системи здатні суттєво прискорити темпи наукових досліджень завдяки швидкому аналізу зібраної інформації безпосередньо на борту.

Крім того, звичайний чип швидко вийде з ладу через космічне випромінювання та температурні коливання. Тому майбутній HPSC роблять радіаційно стійким – його фізично захищають та проєктують так, щоб він міг безперебійно працювати в умовах жорсткої радіації та екстремальних температур за мільйони чи навіть мільярди кілометрів від Землі та ремонтних майстерень.

Високопродуктивний чип для космосу / Фото NASA

Історично NASAпокладалося на чипи, розроблені ще в минулих десятиліттях. Вони створювалися надзвичайно надійними та витривалими, але сьогоднішні місії накопичують дані з такою швидкістю, що старі процесори просто не впораються з їхньою обробкою.

Саме тому NASA та технологічна компанія Microchip Technology Inc., що базується в Аризоні, об'єднали зусилля для створення HPSC. Цей високопродуктивний процесор здатний забезпечити у 100 разів більшу обчислювальну потужність, ніж сучасні космічні системи.

Проєктом керує Управління космічних технологій NASA (STMD) у Ленглі. Лабораторія реактивного руху NASA (JPL) розповідає, що розробила вимоги до місії, профінансувала дослідження та обрала Microchip Technology як комерційного партнера, який також профінансував власні дослідження та розробку.

Новий багатоядерний процесор є гнучким, стійким до відмов та надзвичайно продуктивним. Окрім загальної обчислювальної потужності, він забезпечує високопродуктивну обробку потоків даних штучного інтелекту завдяки можливостям масштабованих векторних обчислень.

Важливою особливістю HPSC є його адаптивність до енергоспоживання. Оскільки електрична енергія в космосі є надзвичайно цінним ресурсом, процесор дозволяє вимикати невикористовувані функції або переводити їх у режими низького споживання. Це робить його універсальним для місій з різними енергетичними лімітами.

Спираючись на спадщину попередніх космічних процесорів, ця нова багатоядерна система є відмовостійкою, гнучкою та надзвичайно високопродуктивною. Прагнення NASA розвивати космічні обчислення – це тріумф технічних досягнень і співпраці,
– прокоментував Юджин Шванбек, керівник програмних елементів у програмі NASA GCD.

Як проходять випробування нового чипа в екстремальних умовах?

Щоб переконатися, що чипи витримають суворі умови космічних польотів, фахівці JPL проводять випробування, які імітують реальні загрози: електромагнітне випромінювання, екстремальні температури та механічні удари. Сонячний вітер (високоенергетичні частинки від Сонця) та космічні промені можуть викликати збої в роботі електроніки, а сильний холод здатний вивести з ладу батареї, що змушує космічні апарати переходити в "безпечний режим".

Високопродуктивний чип для космосу / Фото NASA

Тестування розпочалося в лютому в JPL і триватиме кілька місяців. Для симуляції реальної продуктивності інженери використовують високоточні сценарії посадки з реальних місій NASA, які зазвичай вимагають енергоємного обладнання для обробки величезних обсягів даних із датчиків приземлення.

Перші результати виявилися вражаючими: інженери JPL зафіксували, що процесор демонструє продуктивність, яка у 500 разів перевищує показники радіаційно стійких чипів, що використовуються зараз.

Це захоплюючий час для нас – працювати над апаратним забезпеченням, яке уможливить наступні гігантські кроки NASA",
– сказав Джим Батлер, керівник проєкту High Performance Space Computing в JPL.

Після сертифікації для космічних польотів NASA інтегрує цей чип у комп'ютерне забезпечення майбутніх орбітальних апаратів, марсоходів, житлових модулів і глибококосмічних місій.