Co się stanie, gdy zrobotyzowana sonda kosmiczna zepsuje miliony mil od najbliższego inżyniera statku kosmicznego? Jeśli wystąpi błąd oprogramowania, inżynierowie mogą czasem rozwiązać problem, przesyłając nowe polecenia, ale co, jeśli komputer zawiedzie? Jeśli sprzęt kontroluje coś krytycznego, takiego jak pędniki lub system komunikacyjny, kontrola misji nie jest w stanie wiele zrobić; misja może zostać utracona. Czasami nieudane satelity można odzyskać z orbity, ale ponieważ nie ma międzyplanetarnej usługi holowania misji na Marsa. Czy można coś zrobić z uszkodzonymi systemami komputerowymi daleko od domu? Odpowiedź może leżeć w projekcie o nazwie „Skalowalna samokonfigurowalna architektura systemów kosmicznych wielokrotnego użytku”. Ale nie martw się, maszyny nie stają się samoświadome, po prostu uczą się, jak się naprawić ...
Gdy statek kosmiczny działa nieprawidłowo w drodze do miejsca docelowego, często niewiele kontrolerów misji może zrobić. Oczywiście, jeśli znajdują się w naszym zasięgu (tj. Satelity na orbicie ziemskiej), istnieje możliwość, że mogą je odebrać załogi promu kosmicznego lub ustawić na orbicie. Na przykład w 1984 r. Discovery podczas misji STS-51A odebrał dwa nieprawidłowo działające satelity (na zdjęciu powyżej). Oba satelity komunikacyjne miały wadliwie działające silniki i nie mogły utrzymać swoich orbit. W 1993 r. Space Shuttle Endeavour (STS-61) przeprowadził orbitalną zmianę lustra w Kosmicznym Teleskopie Hubble'a. (Oczywiście zawsze istnieje możliwość zestrzelenia ściśle tajnych martwych satelitów szpiegowskich).
Chociaż oba powyższe przykłady misji odzyskiwania / naprawy najprawdopodobniej dotyczyły awarii mechanicznej, to samo można było zrobić, gdyby zawiodły ich systemy komputerowe na pokładzie (jeśli było to warte kosztu kosztownej załogi naprawy). Ale co jeśli jedna z robotycznych misji poza orbitą Ziemi ulegnie frustrującej awarii sprzętu? To też nie musi być ogromny błąd (jeśli zdarzyłby się na Ziemi, problem mógłby prawdopodobnie zostać szybko rozwiązany), ale w kosmosie bez inżyniera ten mały błąd może oznaczać zgubę dla misji.
Więc jaka jest odpowiedź? Zbuduj komputer, który sam się naprawi. Może to brzmieć jak Terminator 2 fabuła, ale badacze z University of Arizona badają tę możliwość. NASA finansuje prace, a Jet Propulsion Laboratory traktuje je poważnie.
Ali Akoglu (adiunkt inżynierii komputerowej) i jego zespół opracowują hybrydowy system sprzętowo-programowy, który może być wykorzystywany przez komputery do samodzielnego leczenia. Naukowcy używają programowalnych macierzy bramkowych (FPGA) do tworzenia samonaprawiających się procesów na poziomie chipów.
Układy FPGA używają kombinacji sprzętu i oprogramowania. Ponieważ niektóre funkcje sprzętowe są wykonywane na poziomie układów, oprogramowanie działa jako „oprogramowanie układowe” FPGA. Oprogramowanie układowe jest powszechnym terminem komputerowym, w którym określone polecenia oprogramowania są wbudowane w urządzenie sprzętowe. Chociaż mikroprocesor przetwarza oprogramowanie układowe tak, jak każde normalne oprogramowanie, ta konkretna komenda jest specyficzna dla tego procesora. Pod tym względem oprogramowanie układowe naśladuje procesy sprzętowe. W tym miejscu wkraczają badania Akoglu.
Naukowcy są w drugiej fazie projektu o nazwie Scalable Self-Configurable Architecture for Reusable Space Systems (SCARS) i skonfigurowali pięć bezprzewodowych jednostek sieciowych, które mogłyby z łatwością reprezentować pięć współpracujących łazików na Marsie. Gdy wystąpi awaria sprzętowa, „sieciowi” znajomi radzą sobie z problemem na dwóch poziomach. Najpierw niespokojna jednostka próbuje naprawić usterkę na poziomie węzła. Poprzez rekonfigurację oprogramowania układowego urządzenie skutecznie rekonfiguruje obwód, omijając błąd. Jeśli to się nie powiedzie, kumple jednostki wykonują operację tworzenia kopii zapasowej, przeprogramowując się, aby wykonać operacje uszkodzonej jednostki, jak również własne. W pierwszym przypadku używana jest inteligencja na poziomie jednostki, ale jeśli to się nie powiedzie, wykorzystywana jest inteligencja na poziomie sieci. Wszystkie operacje są wykonywane automatycznie, nie ma interwencji człowieka
To kilka urzekających badań o dalekosiężnych korzyściach. Gdyby komputery mogły leczyć się na duże odległości, zaoszczędzonoby miliony dolarów. Można także wydłużyć żywotność misji kosmicznych. Te badania byłyby również cenne dla przyszłych misji załogowych. Chociaż astronomowie mogą rozwiązać większość problemów z komputerem, wystąpią krytyczne awarie systemów; użycie systemu takiego jak SCARS może wykonać kopię zapasową ratującą życie, podczas gdy źródło problemu zostanie znalezione.
Źródło: UA News
