מחשבי EAFTC בשלדת טיסה מוכנה לחלל. קרדיט תמונה: NASA / Honeywell. לחץ להגדלה
לרוע המזל הקרינה החודרת בחלל יכולה לעורר תקלות כאלה. כאשר חלקיקים במהירות גבוהה, כמו קרניים קוסמיות, מתנגשים במעגלים המיקרוסקופיים של שבבי מחשב, הם יכולים לגרום לשבבים לטעות. אם שגיאות אלה שולחות את החללית טסה לכיוון הלא נכון או משבשת את מערכת תומכת החיים, יכולות להיות חדשות רעות.
כדי להבטיח בטיחות, מרבית משימות החלל משתמשות בשבבי מחשב מוקשחים לקרינה. שבבי "רד-קשה" אינם שונים משבבים רגילים במובנים רבים. לדוגמה, הם מכילים טרנזיסטורים נוספים שלוקחים יותר אנרגיה כדי להפעיל ולכבות. קרניים קוסמיות לא יכולות להפעיל אותן כל כך בקלות. שבבי ראד-קשה ממשיכים לבצע חישובים מדויקים כאשר שבבים רגילים עשויים "לתקל".
נאס"א מסתמכת כמעט אך ורק על השבבים העמידים במיוחד כדי להפוך מחשבים לראויים לחלל. אך לשבבים המיוצרים בהתאמה אישית יש כמה חסרונות: הם יקרים, רעבי כוח ואיטיים - עד פי 10 איטי יותר ממעבד שווה ערך במחשב שולחני מודרני לצרכן.
כאשר נאס"א תשלח אנשים חזרה לירח והמשיך למאדים - ראה את החזון לחקירת חלל - מתכנני המשימה היו שמחים להעניק לחלליות שלהם כוחות סוס מחשוב יותר.
קבלת כוח מחשוב נוסף על הספינה תעזור לחלליות לחסוך את אחד המשאבים המוגבלים ביותר שלהם: רוחב הפס. רוחב הפס הזמין להקצאת נתונים חזרה לכדור הארץ הוא לרוב צוואר בקבוק, עם מהירויות העברה אפילו איטיות יותר ממודמי חיוג ישנים. אם ניתן היה "לרסק" את קצוות הנתונים הגולמיים שנאספו על ידי חיישני החללית על סיפונה, המדענים יוכלו לאסוף רק את התוצאות, מה שידרוש רוחב פס הרבה פחות.
על פני הירח או מאדים, החוקרים יכלו להשתמש במחשבים מהירים כדי לנתח את הנתונים שלהם מייד לאחר איסוףם, תוך זיהוי מהיר של אזורים בעלי עניין מדעי גבוה ואולי איסוף נתונים נוספים לפני שתעבור הזדמנות חולפת. רוברים יפיקו תועלת גם מהאינטליגנציה הנוספת של מעבדים מודרניים.
שימוש באותם שבבי פנטיום ו- PowerPC זולים וחזקים שנמצאו במחשבים צרכניים היה עוזר מאוד, אך לשם כך יש לפתור את בעיית השגיאות הנגרמות על ידי קרינה.
זה המקום אליו נכנס פרויקט של נאס"א בשם Computing Tolerant Fault-Tolerant Computing (EAFTC). חוקרים העובדים על הפרויקט מתנסים בדרכים להשתמש במעבדים צרכניים במשימות חלל. הם מעוניינים במיוחד ב"התרחשות אירוע יחיד ", הסוג הנפוץ ביותר של תקלות שנגרמות כתוצאה מחלקיקי קרינה יחידים לשבבים.
חבר הצוות רפאל חלק מ- JPL מסביר: "דרך אחת להשתמש במעבדים צרכניים מהירים יותר בחלל היא פשוט שיהיו יותר ממעבדים רבים פי שלושה ממה שאתה צריך: שלושת המעבדים מבצעים את אותו חישוב ומצביעים על התוצאה. אם אחד המעבדים מבצע שגיאה שמקורם בקרינה, השניים האחרים עדיין יסכימו, ובכך יזכו בהצבעה ויתנו את התוצאה הנכונה. "
זה עובד, אך לעתים קרובות זה יתר על המידה, מבזבזים חשמל יקר וכוח מחשוב לחישובים משולשים שאינם קריטיים.
"כדי לעשות זאת בצורה חכמה ויעילה יותר, אנו מפתחים תוכנה המשקללת את חשיבות החישוב," ממשיכה חלק. "אם זה מאוד חשוב, כמו ניווט, כל שלושת המעבדים חייבים להצביע. אם זה פחות חשוב, כמו מדידת האיפור הכימי של סלע, רק מעבד אחד או שניים עשויים להיות מעורבים. "
זו רק אחת מעשרות טכניקות תיקון שגיאות ש- EAFTC משלב יחד לחבילה אחת. התוצאה היא יעילות טובה בהרבה: ללא תוכנת EAFTC, מחשב שמבוסס על מעבדי צרכנים זקוק ליתירות של 100-200% כדי להגן מפני טעויות קרינה. (100% יתירות פירושה 2 מעבד; 200% פירושו 3 מעבד.) עם EAFTC, יש צורך רק בעוד 15-20% יתירות לאותה דרגת הגנה. במקום זאת ניתן להשתמש בכל זמן מעבד שנחסך.
"EAFTC לא מתכוון להחליף מעבדי רד-קשה," מזהיר חלקם. "משימות מסוימות, כמו תמיכה בחיים, חשובות כל כך, שנרצה תמיד שבבי קשוח לקרינה כדי להפעיל אותם." אך בבוא העת, אלגוריתמים של EAFTC עשויים להוריד את חלק מהעומס בעיבוד הנתונים מהשבבים הללו, ולהפוך את כוח המחשב הגדול בהרבה למשימות עתידיות.
הבדיקה הראשונה של EAFTC תהיה על לוויין בשם Space Technology 8 (ST-8). כחלק מתוכנית המילניום החדשה של נאס"א, ST-8 יבחן טיסות בטכנולוגיות חלל חדשות וניסויייות כמו EAFTC, ויאפשר להשתמש בהן במשימות עתידיות בביטחון רב יותר.
הלוויין, המתוכנן לשיגור בשנת 2009, יעבור על חגורות הקרינה של ואן אלן במהלך כל מסלוליו האליפטיים, ויבחן את EAFTC בסביבה זו עם קרינה גבוהה הדומה לחלל העמוק.
אם הכל מסתדר, בדיקות שטח שיוצאות על פני מערכת השמש עשויות להשתמש בקרוב באותו שבבים שנמצאו במחשב השולחני שלך - רק בלי התקלות.
המקור המקורי: מהדורת חדשות NASA
