Τι συμβαίνει όταν ένας ρομποτικός διαστημικός ανιχνευτής σπάσει εκατομμύρια μίλια μακριά από τον πλησιέστερο μηχανικό διαστημικού σκάφους; Εάν υπάρχει σφάλμα λογισμικού, οι μηχανικοί μπορούν μερικές φορές να διορθώσουν το πρόβλημα ανεβάζοντας νέες εντολές, αλλά τι γίνεται αν το υλικό του υπολογιστή αποτύχει; Εάν το υλικό ελέγχει κάτι κρίσιμο, όπως οι προωθητές ή το σύστημα επικοινωνιών, δεν υπάρχουν πολλά που μπορεί να κάνει ο έλεγχος της αποστολής. η αποστολή μπορεί να χαθεί. Μερικές φορές οι αποτυχημένοι δορυφόροι μπορούν να ανακτηθούν από τροχιά, αλλά καθώς δεν υπάρχει διαπλανητική υπηρεσία ρυμούλκησης για αποστολές στον Άρη. Μπορεί να γίνει κάτι για κατεστραμμένα συστήματα υπολογιστών μακριά από το σπίτι; Η απάντηση μπορεί να βρίσκεται σε ένα έργο που ονομάζεται «Κλιμακούμενη Αυτοδιαμορφώσιμη Αρχιτεκτονική για Επαναχρησιμοποιήσιμα Διαστημικά Συστήματα». Αλλά μην ανησυχείτε, οι μηχανές δεν συνειδητοποιούν μόνοι τους, μαθαίνουν πώς να διορθώνονται…
Όταν το διαστημικό σκάφος δυσλειτουργεί στο δρόμο προς τους προορισμούς του, συχνά δεν υπάρχουν πολλά που μπορούν να κάνουν οι ελεγκτές αποστολής. Φυσικά, εάν βρίσκονται εντός της δυνατότητάς μας (δηλαδή δορυφόροι σε τροχιά της Γης), υπάρχει η πιθανότητα να παραληφθούν από τα πληρώματα του διαστημικού λεωφορείου ή να στερεωθούν σε τροχιά. Το 1984, για παράδειγμα, δύο δορυφόροι που δεν λειτουργούσαν παραλήφθηκαν από την Discovery στην αποστολή STS-51A (απεικονίζεται παραπάνω). Και οι δύο δορυφόροι επικοινωνίας είχαν κινητήρες που δεν λειτουργούσαν και δεν μπορούσαν να διατηρήσουν τις τροχιές τους. Το 1993 το Space Shuttle Endeavour (STS-61) πραγματοποίησε μια τροχιακή αλλαγή καθρέφτη στο Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble. (Φυσικά, υπάρχει πάντα η επιλογή ότι οι κορυφαίοι μυστικοί δορυφόροι κατάσκοπων μπορούν επίσης να καταρριφθούν.)
Παρόλο που και τα δύο παραδείγματα αποστολής ανάκτησης / επιδιόρθωσης πιθανότατα περιλάμβαναν μηχανική αστοχία, το ίδιο θα μπορούσε να είχε γίνει εάν τα ενσωματωμένα συστήματα υπολογιστών τους απέτυχαν (αν άξιζε το κόστος μιας ακριβής επανδρωμένης αποστολής επισκευής). Τι γίνεται όμως αν μία από τις ρομποτικές αποστολές πέρα από την τροχιά της Γης υπέστη απογοητευτική δυσλειτουργία υλικού; Δεν πρέπει επίσης να είναι ένα τεράστιο σφάλμα (αν συνέβη στη Γη, το πρόβλημα θα μπορούσε πιθανότατα να επιλυθεί γρήγορα), αλλά στο διάστημα χωρίς μηχανικό, αυτό το μικρό σφάλμα θα μπορούσε να προκαλέσει καταστροφές για την αποστολή.
Λοιπόν, ποια είναι η απάντηση; Δημιουργήστε έναν υπολογιστή που μπορεί να διορθωθεί. Μπορεί να ακούγεται σαν Εξολοθρευτής 2 ιστορία, αλλά ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα διερευνούν αυτήν την πιθανότητα. Η NASA χρηματοδοτεί το έργο και το Jet Propulsion Laboratory τα παίρνει στα σοβαρά.
Ο Ali Akoglu (επίκουρος καθηγητής μηχανικής υπολογιστών) και η ομάδα του αναπτύσσουν ένα υβριδικό σύστημα υλικού / λογισμικού που μπορεί να χρησιμοποιηθεί από υπολογιστές για να θεραπεύσει τον εαυτό του. Οι ερευνητές χρησιμοποιούν Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) για να δημιουργήσουν διαδικασίες αυτοθεραπείας σε επίπεδο chip.
Τα FPGA χρησιμοποιούν συνδυασμό υλικού και λογισμικού. Επειδή ορισμένες λειτουργίες υλικού πραγματοποιούνται σε επίπεδο chip, το λογισμικό λειτουργεί ως "firmware" FPGA. Το υλικολογισμικό είναι ένας κοινός όρος υπολογιστή όπου συγκεκριμένες εντολές λογισμικού ενσωματώνονται σε μια συσκευή υλικού. Παρόλο που ο μικροεπεξεργαστής επεξεργάζεται υλικολογισμικό όπως θα έκανε οποιοδήποτε κανονικό λογισμικό, αυτή η συγκεκριμένη εντολή είναι συγκεκριμένη για αυτόν τον επεξεργαστή. Από αυτήν την άποψη, το υλικολογισμικό μιμείται τις διαδικασίες υλικού. Εδώ έρχεται η έρευνα του Akoglu.
Οι ερευνητές βρίσκονται στη δεύτερη φάση του έργου με την ονομασία Scalable Self-Configurable Architecture for Reusable Space Systems (SCARS) και έχουν δημιουργήσει πέντε ασύρματες δικτυωμένες μονάδες που θα μπορούσαν εύκολα να αντιπροσωπεύουν πέντε συνεργαζόμενους δρομείς στον Άρη. Όταν παρουσιαστεί δυσλειτουργία υλικού, οι δικτυωμένοι «φίλοι» αντιμετωπίζουν το πρόβλημα σε δύο επίπεδα. Πρώτον, η προβληματική μονάδα προσπαθεί να επιδιορθώσει τη δυσλειτουργία σε επίπεδο κόμβου. Αναδιαμορφώνοντας το υλικολογισμικό, η μονάδα αναδιαμορφώνει αποτελεσματικά το κύκλωμα, παρακάμπτοντας το σφάλμα. Εάν δεν είναι επιτυχές, οι φίλοι της μονάδας εκτελούν μια εφεδρική λειτουργία, επαναπρογραμματίζοντας τον εαυτό τους για να πραγματοποιήσουν τις κατεστραμμένες λειτουργίες της μονάδας καθώς και τις δικές τους. Η νοημοσύνη επιπέδου μονάδας χρησιμοποιείται στην πρώτη περίπτωση, αλλά σε περίπτωση αποτυχίας, χρησιμοποιείται νοημοσύνη επιπέδου δικτύου. Όλες οι επεμβάσεις εκτελούνται αυτόματα, δεν υπάρχει ανθρώπινη παρέμβαση
Αυτή είναι μια συναρπαστική έρευνα με εκτεταμένα οφέλη. Εάν οι υπολογιστές μπορούσαν να θεραπευτούν σε μεγάλες αποστάσεις, θα εξοικονομούσαν εκατομμύρια δολάρια. Επίσης, μπορεί να παραταθεί η διάρκεια ζωής των διαστημικών αποστολών. Αυτή η έρευνα θα ήταν επίσης πολύτιμη για μελλοντικές επανδρωμένες αποστολές. Αν και η πλειονότητα των ζητημάτων υπολογιστών μπορεί να διορθωθεί από αστροναύτες, θα παρουσιαστούν κρίσιμες αστοχίες συστημάτων. Η χρήση ενός συστήματος όπως το SCARS θα μπορούσε να πραγματοποιήσει αντίγραφα ασφαλείας για τη σωτηρία της ζωής, ενώ βρίσκεται η πηγή του προβλήματος.
Πηγή: UA News
