تحتوي أحدث ساعة Apple Watch على ذاكرة تصل إلى 16 ضعفًا لذاكرة المعالج المركزي في المركبة الجوالة Mars 2020 التابعة لوكالة ناسا. بالنسبة لجهاز iPhone الجديد ، تأتي ذاكرة العربة الجوالة التي يبلغ حجمها 64 ضعفًا قياسيًا.
لعقود من الزمان ، رفض الناس مقارنات المعالجات الأرضية والمعالجات الفضائية من خلال الإشارة إلى الإشعاع القاسي ودرجات الحرارة القصوى التي تواجه الإلكترونيات الفضائية. فقط المكونات المصممة خصيصًا للرحلات الفضائية والتي أثبتت فعاليتها بشكل جيد بعد سنوات عديدة في المدار كانت تعتبر مرنة بما يكفي لمهمات وكالات الفضاء التي تقدر بمليارات الدولارات.
في حين أن هذا قد يكون أفضل رهان لبعثات الفضاء السحيق رفيعة المستوى ، فإن المركبات الفضائية التي تعمل بالقرب من الأرض تتبنى أحدث المعالجات على متنها. ستتطلب المهام القادمة قدرة حاسوبية أكبر.
قال نعيم ألطاف ، المهندس المتميز في آي بي إم والمسؤول التقني الأول في آي بي إم سبيس تيك ، عبر البريد الإلكتروني ، إن أجهزة استشعار الأقمار الصناعية تنتج "كمية هائلة من البيانات في شكل بحث علمي ، ومراقبة الأرض ، والأمن القومي". "لاستخراج القيمة السريعة للبيانات ، سنحتاج إلى تقريب الحساب من البيانات."
ضع في اعتبارك مراقبة الأرض. تقليديا ، تم إرسال الصور الكهروضوئية وبيانات الرادار ذات الفتحة التركيبية إلى الأرض للمعالجة. لا يزال هذا هو الحال إلى حد كبير ، لكن أجهزة الاستشعار الجديدة لرصد الأرض تواصل توسيع حجم البيانات المكتسبة في المدار ، وأحيانًا بشكل كبير جدًا. في الوقت نفسه ، يتوق العملاء للوصول السريع إلى الرؤى المستمدة من مجموعات البيانات المختلفة.
مراقبة الطقس مثال جيد. تدمج النماذج العددية للطقس كميات هائلة من البيانات المرسومة لأجهزة الاستشعار الفضائية والمحمولة جواً والبحرية والأرضية. بينما لا أحد يقترح تشغيل خوارزميات التنبؤ على الأقمار الصناعية ، ترى AAC Clyde Space ، الشركة السويدية التي توفر إلكترونيات الطيران الأساسية للقمر الصناعي القطب الشمالي للطقس التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، تحسينات في المعالجة على متن السفينة كوسيلة لتسريع تسليم بيانات الطقس.
قال لويس جوميز ، الرئيس التنفيذي لشركة AAC Clyde Space: "نرى فرصة في المستقبل للقيام بالكثير من المعالجة على متن الطائرة: إعداد البيانات وضغط البيانات والبدء في دمج البيانات". "هدفنا هو رصد الطقس في الوقت الفعلي من الفضاء. لذلك ، نحتاج إلى حزم البيانات بكفاءة وفعالية لتقليل مقدار الوقت الذي نقوم بفصله. "
وقال جوميز إن المستشعرات الفائقة الطيفية تنتج أيضًا مجموعات بيانات ضخمة تجعل المعالجة على متن الطائرة "بالغة الأهمية".
سيتم تخصيص بعض أجهزة كمبيوتر الأقمار الصناعية الجديدة لطحن بيانات أجهزة الاستشعار. وسيساعد آخرون في تصميم العمليات المعقدة للمركبة الفضائية.
من المرجح أن تعمل الأقمار الصناعية المستقبلية في أسراب ، وتتواصل من خلال روابط بين الأقمار الصناعية وتعمل معًا لالتقاط مجموعات بيانات فريدة وتوسيع شبكات الاتصالات. قال تشاك بيمز ، رئيس اتحاد SmallSat ، وهو اتحاد صناعي ، إن الأبراج ستوظف الذكاء الاصطناعي في نهاية المطاف لحل المشكلات ، على سبيل المثال ، شفاء الأقمار الصناعية أو إعادة وضعها بناءً على تحليل على متنها لصحتها وأدائها ، الأمر الذي سيتطلب معالجة مكثفة للحواف.
الحلول التجارية
تحظى معالجة الحواف ، التي تجعل الحساب أقرب إلى مصادر البيانات ، بشعبية متزايدة على الأرض. تقوم شركات النفط والغاز ، على سبيل المثال ، بتحليل البيانات بالقرب من أجهزة الاستشعار التي تراقب المعدات الثقيلة في المواقع البعيدة لتحديد مشاكل المعدات بسرعة وتقليص نفقات الاتصالات وتخزين البيانات.
الشركات التي تتراوح من IBM و Hewlett Packard Enterprise إلى الشركات الناشئة في جميع أنحاء العالم تضع نفسها في مكانة لتلبية ما تعتبره طلبًا لا مفر منه لمعالجة الحواف الفضائية المحسنة ، بدءًا من الأقمار الصناعية على متن الطائرة وتمتد إلى مراكز البيانات في مدار الأرض والمدار القمري.
قامت Exodus Orbitals ، وهي شركة كندية ناشئة تؤجر خدمات الأقمار الصناعية لمطوري تطبيقات البرمجيات ، بتأسيس Edge Computing in Space Alliance في نوفمبر. جذبت المنظمة بسرعة ما يقرب من عشرين عضوا.
أحد الأعضاء ، Ramon.Space ، يعلن عن "أنظمة الحوسبة الفائقة المقاومة للفضاء." قالت ليزا كو ، نائبة رئيس المبيعات الإستراتيجية لشركة Ramon.Space ، على الرغم من أنها لا تشبه كثيرًا الحواسيب الأرضية العملاقة ، إلا أنها تختلف كثيرًا عن أجهزة الكمبيوتر منخفضة السعة للرحلات الفضائية و "أقرب كثيرًا إلى نوع القدرة الحاسوبية التي نمتلكها على الأرض". شركة إسرائيلية تأسست عام 2004 وهي تتوسع دوليًا. "نتجاوز أنظمة الحوسبة الفضائية بمشط دقيق للغاية ونعتمد تقنية تصلب الإشعاع المثلى لكل مكون."
على عكس النهج المخصص ، تقدم شركة Exo-Space في باسادينا ، كاليفورنيا ، منصة FeatherEdge ، وهي منصة تطبق الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي على بيانات مراقبة الأرض لاستخراج المعلومات القيمة بسرعة.
على المدى الطويل ، تخطط Exo-Space "لتكييف التكنولوجيا مع حالات الاستخدام الأكثر عمومية مثل إدارة الكوكبات أو الصيانة التنبؤية ،" قال الرئيس التنفيذي جيريمي علام.
تطبق Spiral Blue ومقرها سيدني أيضًا الذكاء الاصطناعي على صور الأرض باستخدام كمبيوتر Space Edge.
قال توفيق هوك ، مؤسس شركة Spiral Blue ومديرها التنفيذي: "يمكن للأقمار الصناعية أن تلتقط بيانات أكثر بكثير مما يمكنها أن تسقط في الواقع". وأضاف أنه من خلال المعالجة المحسنة على متن السفينة ، يمكن للأقمار الصناعية أن تسلط الضوء على المعلومات الأكثر أهمية وتربطها ، مثل مواقع السفن لتتبع السفن البحرية.
ضعها في صندوق
شركات أخرى متخصصة في تغليف أجهزة الكمبيوتر الأرضية للرحلات الفضائية. تعمل OrbitsEdge ، على سبيل المثال ، مع العملاء بما في ذلك HPE لتوفير الحماية من الإشعاع وأنظمة الإدارة الحرارية التي تسمح لأجهزة الكمبيوتر المصممة للتطبيقات الأرضية بالعمل في المدار.
قال ريك وارد ، كبير مسؤولي التكنولوجيا ومؤسس شركة OrbitsEdge في تيتوسفيل بولاية فلوريدا: "من خلال الاعتماد على خط الأنابيب الحسابي عالي الطاقة ، لدينا تأكيدات بأن كل ما نطير إليه هو أحدث الأشياء". "عندما ننتقل إلى الحوسبة الكمية ، وقد أجرينا بالفعل محادثات مع بعض شركات الحوسبة الكمية ، يمكننا فعل ذلك أيضًا."
تتخذ شركة Cosmic Shielding Corp نهجًا مشابهًا ، ولكن بدلاً من التركيز على حماية المعالجات ، طورت شركة أتلانتا الناشئة بوليمرًا مطبوعًا ثلاثي الأبعاد لحماية الأشخاص والإلكترونيات في المدار.
قال ياني البرغوثي ، المؤسس والرئيس التنفيذي لشركة Cosmic Shielding: "يمكنك بناء حافلة قمر صناعي من هذه المواد ، وستوفر تحسينات كبيرة". "في الوقت الحالي ، نشهد انخفاضًا بنسبة 60 إلى 70 بالمائة في معدل جرعة الإشعاع مقابل المواد التقليدية."
توسيع الحافة
بالإضافة إلى تحسين المعالجة على متن الطائرة ، تقوم الشركات بتركيب معالجات متطورة في المحطات الأرضية وتضع خططًا لإطلاق مجموعات نجمية مخصصة لمعالجة البيانات.
قال Altaf من شركة IBM: "يمكن إجراء الحوسبة المتطورة في قطاعات مختلفة ، اعتمادًا على حالة الاستخدام ومدى أهمية البيانات". "يمكن أن يكون لدينا أقمار صناعية مخصصة للحوسبة ، والتي تم تكليفها بتحمل الحمولات الثقيلة في المدار وتنفيذ خدمات حسابية للأقمار الصناعية الأخرى."
إذا كان التاريخ دليلًا ، فسيستمر الطلب على معالجة البيانات في المدار في الارتفاع. تتطلب الأجيال المتعاقبة من التطبيقات الأرضية بشكل ثابت ذاكرة إضافية وسرعة معالجة إضافية.
في الفضاء ، كما هو الحال على الأرض ، "تريدها بشكل أسرع ، وتريد شبكة أفضل ، وتريد المزيد من القوة" ، هذا ما قاله مارك فرنانديز ، المحقق الرئيسي لشركة HPE في Spaceborne Computer-2 في محطة الفضاء الدولية.
ظهر هذا المقال في الأصل في عدد يناير 2022 من مجلة SpaceNews.
