Забудьте о медленных и громоздких компьютерах, которые мы отправляли в космос на протяжении десятилетий. У NASA есть кое-что поновее. В 500 раз быстрее.
Это не утечка из сценария научно-фантастического фильма. Это реальность. Разрабатывается новый процессор, который, возможно, наконец подарит космическим аппаратам ту независимость, в которой они нуждались с момента выхода за пределы низкой околоземной орбиты.
Старые чипы больше не тянут
Сейчас в космосе используются устаревшие чипы. Не потому, что мы обожаем эстетику 1970-х годов, а потому, что они работают. Они надежны. Они не дают сбой под воздействием радиации. Но они медленны.
Для миссий в глубинный космос эта медлительность становится уязвимостью.
Вы не можете поддерживать связь с марсоходом в режиме реального времени. Расстояние не позволяет. Если аппарат встречает камень, который не может преодолеть, он остается в тупике. Ожидание команды с Земли означает часы простоя. Слишком долго для критической ситуации.
Новая цель — автономность. Космические аппараты должны уметь принимать решения самостоятельно.
Джин Шванбек из Исследовательского центра Лэнгли NASA выражается прямо:
Опираясь на наследие предыдущих космических процессоров, эта новая многоядерная система обладает отказоустойчивостью, гибкостью и экстремально высокой производительностью.
Вот такая заявка. Это мозг, который не просто вычисляет. Он принимает решения.
Испытания на прочность
Чип, который лежит в кармане вашего телефона, совершенно не место в космосе. Космос «ненавидит» электронику. Высокоэнергетические частицы от Солнца бомбардируют схемы, вызывая ошибки. Иногда весь аппарат отключается, переходя в безопасный режим, просто чтобы выжить.
Этот новый чип должен выдерживать испытания без малейшего намека на сбой.
Инженеры из Лаборатории реактивного движения NASA подвергают его жесточайшим проверкам. Радиация. Термические удары. Вибрации, которые вытрясли бы пломбировку из моляра.
Джим Батлер, руководитель проекта, называет эти процедуры тщательными.
Мы подвергаем эти новые чипы серьезным испытаниям, проводя тесты на радиационное, термическое и ударное воздействие.
Все началось в феврале. Испытания продлятся месяцами. Но первые результаты выглядят хорошо. Очень хорошо. Мы говорим примерно о 500-кратном увеличении мощности по сравнению с тем, что мы запускаем сейчас.
Чтобы отпраздновать начало работ? Было отправлено электронное письмо с темой Hello Universe («Привет, Вселенная»). Кивок в адрес первых программистов, когда-либо взглянувших вверх от терминала. Немного ностальгично. И, возможно, необходимо.
Крошечный бокс, гигантская мощь
Это называется система на кристалле (System-on-a-Chip, SoC). Звучит технически сложно. На деле всё просто. Это значит, что всё необходимое помещено на одну маленькую кремниевую пластину. ЦП, память, интерфейсы, сетевое оборудование — всё упаковано в устройство размером меньше вашей ладони.
У нас есть такие чипы в карманах прямо сейчас. Они есть в наших телефонах.
Но эти телефоны не продержались бы на орбите ни дня. Эта версия? Усиленная. Созданная для миллиардов миль одиночества. Никаких ремонтных бригад не прилетит. Никаких гарантийных возвратов.
Компания Microchip Technology объединила усилия с NASA для этого проекта. Они финансировали свои собственные исследования и разработки. Это коммерческая сделка, а не просто государственное финансирование. И Microchip уже предоставляет ранние версии чипов военному сектору и игрокам коммерческой аэрокосмической отрасли.
Почему это важно
Так что же можно делать с вычислительной мощностью, в 500 раз превышающей обычную?
Во-первых. Позволить искусственному интеллекту справляться с непредвиденными ситуациями. Если посадочный модуль сталкивается со скалой, новая система корректирует траекторию за миллисекунды. Не нужно ждать команды из Хьюстона.
Во-вторых. Анализ научных данных становится быстрее. Хранится меньше «шума». На Землю передается только то, что действительно важно. Полоса пропускания в глубинном космосе — драгоценный ресурс. Этот чип относится к нему с должным уважением.
В-третьих. Это помогает астронавтам. Если мы вернемся на Луну или отправимся на Марс, кораблю необходимо управлять системами жизнеобеспечения, энергией и навигацией без задержек. Люди совершают ошибки, когда устали. Компьютеры — нет. По крайней мере, обычно.
Планы обширны. Спутники околоземной орбиты. Планетарные роверы. Жилые модули для людей. Microchip даже хочет продавать версии чипов на Земле для использования в автомобилях и самолетах.
И это логично. Если чип может выжить в космосе, он выдержит краш-тест.
Испытания еще не завершены. До сертификации для полетов остались месяцы испытаний. Но траектория очевидна.
Мы отправляем более умные машины в темноту. И это меняет всё. Или ничего не меняет до тех пор, пока это не произойдет. А когда это случится, удивляться будет уже поздно.
