ناسا با همکاری شرکت مایکروچیپ تکنولوژی پردازنده ای هوش مصنوعی را معرفی کرده است که در برابر تشعشعات فضایی مقاوم است و برای کاربرد در فضاپیماها طراحی شده است. این تراشه بخشی از پروژه محاسبات پروازهای فضایی با کارایی بالا است که هدف آن افزایش قابل توجه قدرت محاسباتی فضاپیماهای نسل آینده است. این فناوری امکان پردازش حجم زیادی از داده ها را به صورت محلی فراهم می کند و می تواند تصمیم گیری خودکار و سریع را بدون انتظار از دستورهای زمینی ممکن سازد.
به گفته Eugene Schwanbeck مدیر این برنامه در مرکز Langley، این سیستم چند هسته ای که بر پایه میراث پردازنده های فضایی پیشین ساخته شده است، قابلیت تحمل خطا، انعطاف پذیری و کارایی بالا را به همراه دارد. آزمایش های اولیه در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) نشان داده است که این تراشه تقریبا 500 برابر عملکرد بهتری نسبت به پردازنده های مقاوم در برابر تشعشعاتی که امروزه در فضا به کار می روند ارائه می دهد.
طراحی و معماری تراشه
تراشه جدید در چارچوب پروژه High Performance Spaceflight Computing یا HPSC توسعه یافته است. برخلاف تراشه های تجاری استاندارد، این سیستم روی تراشه برای سال ها بدون نیاز به تعمیر و در برابر تشعشعات رادیواکتیو شدید، فشارهای پرتابی و نوسانات دمایی بالا مقاومت می کند. این SoC چندین واحد محاسباتی اصلی را در یک بستره فشرده به هم میآورد و شامل واحدهای پردازش مرکزی، شبکههای پیشرفته، حافظه، واحدهای تخلیه و رابطهای ورودی-خروجی است.
طراحی تراشه به گونه ای است که بازتاب دهنده معماری فشرده ای باشد که در موبایل ها و تبلت ها به کار گرفته می شود، اما اصلاحات لازم برای پایداری در فضا اعمال شده است تا در برابر پرتوهای فضایی و نویزهای الکترومغناطیسی مقاومت کند. بر اساس گفته های Eugene Schwanbeck، این سیستم با هدف انجام محاسبات پیچیده و همزمان در محیط های بی ثبات آماده شده است و با توجه به سابقه و میراث پردازنده های فضایی، تحمل خطا و کارایی بالا را در کنار هم ارائه می دهد.
مأموریت ها و کاربری های پیش رو
در نهایت ناسا قصد دارد این تراشه را به صورت زیرساختی برای پشتیبانی از سیستم های هوش مصنوعی در فضاپیماها به کار گیرد. سیستم ها می توانند به صورت خودمختار محیط های فضایی را تحلیل کنند، در ماموریت های پرخطر ناوبری انجام دهند و در برابر شرایط غیرمنتظره واکنش نشان دهند. این گام می تواند به کاهش زمان تصمیم گیری های حیاتی، افزایش ایمنی مأموریت ها و بهبود کارایی عملیات کمک کند.
دستاوردهای آزمایش و چشم اندازهای آتی
- این تراشه در آزمایش های محیطی شبیه سازی شده با تشعشات فضایی، دمای شدید و شوک مکانیکی پایداری بالایی نشان داده است.
- شبیه سازی فرود سیاره ای با پردازش آنی داده های حسگر، نمونه ای از کاربردهای آینده این فناوری است و می تواند داده های حساس را در زمان واقعی پشتیبانی کند.
- Jim Butler مدیر پروژه محاسبات فضایی با کارایی بالا در JPL توضیح می دهد که اجرای بارهای محاسباتی سنگین با مصرف بالا در سیستم های کنونی دشوار است و تراشه جدید می تواند گام مهمی در مسیر مأموریت های ناسا باشد.
این توسعه نتیجه همکاری میان مایکروچیپ تکنولوژی و آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا است و انتظار می رود به عنوان پایه ای برای مدارگردها، کاوشگرهای اعماق فضا و زیستگاه های سرنشین دار در آینده عمل کند. در کنار این مأموریت ها، پایداری و کارایی بالای معماری پیشنهادی ممکن است بهبودهای کوچکی نیز در زمینه های زمینی مانند هوانوردی و دفاع ایجاد کند، هرچند تمرکز اصلی بر بهبود توان محاسباتی و مقاومت در برابر تشعشعات است.
