Počítače EAFTC v letovom ráme pripravenom na vesmír. Obrazový kredit: NASA / Honeywell. klikni na zväčšenie
Bohužiaľ, žiarenie, ktoré prestupuje do vesmíru, môže spôsobiť takéto chyby. Keď sa vysokorýchlostné častice, ako napríklad kozmické lúče, zrážajú s mikroskopickými obvodmi počítačových čipov, môžu spôsobiť chyby čipov. Ak tieto chyby spôsobia, že kozmická loď letí nesprávnym smerom alebo naruší systém na podporu života, môže to byť zlá správa.
Aby sa zaistila bezpečnosť, väčšina vesmírnych misií používa počítačové čipy kalené žiarením. Čipy typu „Rad-hard“ sa v mnohých ohľadoch líšia od bežných čipov. Napríklad obsahujú extra tranzistory, ktoré vyžadujú viac energie na zapnutie a vypnutie. Kozmické lúče ich nemôžu spustiť tak ľahko. Rad-hard chips pokračujú v presných výpočtoch, keď sa bežné „čipy“ môžu poškodiť.
NASA sa spolieha takmer výlučne na tieto mimoriadne odolné čipy, vďaka ktorým sú počítače hodné priestoru. Tieto čipy vyrobené na mieru však majú niekoľko nevýhod: sú drahé, náročné na energiu a pomalé - až 10-krát pomalšie ako ekvivalentný procesor v modernom stolnom počítači pre spotrebiteľov.
Keď NASA posiela ľudí späť na Mesiac a na Mars, pozri plánovaciu misiu Vision for Space Exploration, rád by dal svojej kozmickej lodi viac výpočtovej sily.
Ak by sa na palube nachádzal väčší výpočtový výkon, kozmická loď by pomohla zachovať jeden z ich obmedzených zdrojov: šírku pásma. Šírka pásma, ktorá je k dispozícii na prenos údajov späť na Zem, je často prekážkou a prenosové rýchlosti sú dokonca pomalšie ako staré modemy dial-up. Ak by sa daly na palube „rozdrviť“ súbory nespracovaných údajov zhromaždené senzormi kozmickej lode, vedci by mohli preniesť iba výsledky, čo by vyžadovalo oveľa menšiu šírku pásma.
Na povrchu Mesiaca alebo Marsu mohli prieskumníci používať rýchle počítače na analýzu svojich údajov hneď po ich zhromaždení, rýchlej identifikácii oblastí s vysokým vedeckým záujmom a prípadne zhromaždení ďalších údajov skôr, ako uplynie prchavá príležitosť. Roversovi by prospela aj ďalšia inteligencia moderných CPU.
Používanie rovnakých lacných a výkonných čipov Pentium a PowerPC, ktoré sa nachádzajú v spotrebiteľských počítačoch, by pomohlo ohromne, ale na tento účel je potrebné vyriešiť problém chýb spôsobených žiarením.
Tu prichádza projekt NASA s názvom Environmentálne adaptívne výpočty porúch (EAFTC). Vedci, ktorí pracujú na tomto projekte, experimentujú so spôsobmi využitia spotrebiteľských CPU vo vesmírnych misiách. Obzvlášť sa zaujímajú o „rozrušenie jednotlivých udalostí“, o najbežnejší druh závad spôsobených jednotlivými časticami žiarenia, ktoré sa hromadia na čipy.
Člen tímu Raphael Niektorí z JPL vysvetľujú: „Jedným zo spôsobov, ako rýchlejšie používať spotrebiteľské CPU vo vesmíre, je jednoducho mať trikrát toľko CPU, koľko potrebujete: Tri CPU vykonávajú rovnaký výpočet a hlasujú o výsledku. Ak jeden z CPU urobí chybu spôsobenú žiarením, ďalšie dva budú stále súhlasiť, čím získajú hlas a poskytnú správny výsledok. “
Funguje to, ale často je to zbytočné, plytvanie drahocennou elektrinou a výpočtovou energiou na výpočty trojitej kontroly, ktoré nie sú kritické.
„Aby sme to dosiahli inteligentnejšie a efektívnejšie, vyvíjame softvér, ktorý zvažuje dôležitosť výpočtu,“ pokračuje Some. „Ak je to veľmi dôležité, napríklad navigácia, musia hlasovať všetky tri procesory. Ak je to menej dôležité, napríklad pri meraní chemického zloženia horniny, môže byť zapojený iba jeden alebo dva procesory. “
Toto je len jedna z desiatok techník korekcie chýb, ktoré EAFTC spája do jedného balíka. Výsledkom je omnoho lepšia účinnosť: Bez softvéru EAFTC potrebuje počítač založený na spotrebiteľských procesoroch 100-200% redundanciu, aby sa chránil pred chybami spôsobenými žiarením. (100% redundancia znamená 2 CPU; 200% znamená 3 CPU). V prípade EAFTC je na rovnaký stupeň ochrany potrebná len 15 - 20% redundancia. Celý uložený čas procesora sa môže namiesto toho použiť produktívne.
„EAFTC nenahradí radi harddisky,“ upozorňuje niektoré. „Niektoré úlohy, napríklad podpora života, sú také dôležité, že vždy budeme chcieť spustiť čipy odolné voči žiareniu.“ Algoritmy EAFTC však v pravý čas môžu niektoré čipy zo spracovania údajov odstrániť, čím sa budúcim misiám poskytne k dispozícii oveľa väčší počítačový výkon.
Prvý test EAFTC bude na palube satelitu s názvom Space Technology 8 (ST-8). V rámci nového programu tisícročia agentúry NASA bude ST-8 testovať letové nové experimentálne vesmírne technológie, ako je EAFTC, a umožní ich s väčšou istotou ich použitie v budúcich misiách.
Satelit, ktorý je naplánovaný na spustenie v roku 2009, počas každého z jeho eliptických dráh odstreďuje radiačné pásy Van Allen a testuje EAFTC v tomto prostredí s vysokým žiarením podobným hlbokému vesmíru.
Ak všetko pôjde dobre, vesmírne sondy, ktoré sa odvádzajú cez slnečnú sústavu, môžu čoskoro používať presne rovnaké čipy, ktoré sa nachádzajú na vašom stolnom počítači - jednoducho bez chýb.
Pôvodný zdroj: NASA News Release
