Вопросы и ответы с Марком Фернандесом, главным исследователем HPE Spaceborne Computer-2
С момента путешествия в феврале 2020 года на Международную космическую станцию Spaceborne Computer-2 завершил 20 экспериментов, посвященных здравоохранению, связи, наблюдению за Землей и наукам о жизни. Тем не менее, очередь за доступом к готовому коммерческому компьютеру, подключенному к облаку Microsoft Azure, продолжает расти.
Марк Фернандес, главный исследователь Spaceborne Computer-2, видит многообещающее будущее для космических вычислений. Он ожидает, что в ближайшие годы все более мощные компьютеры будут установлены на спутниках и размещены в орбитальных центрах обработки данных. По словам Фернандеса, процессоры Edge будут обрабатывать данные на Луне, а лунные шлюзы НАСА будут размещать передовые вычислительные ресурсы. Космические новости.
Фернандес, имеющий докторскую степень в области научных вычислений в Университете Южного Миссисипи, работал разработчиком полезной нагрузки программного обеспечения для оригинального Spaceborne Computer от HPE, суперкомпьютера, который достиг МКС в августе 2017 года и вернулся на Землю полтора года спустя в грузовом корабле SpaceX Dragon. капсула.
Что люди имеют в виду, когда говорят о суперкомпьютерах в космосе?
Небольшие кластеры на периферии позиционируются как суперкомпьютеры, потому что они представляют собой нечто большее, чем просто крошечное периферийное устройство. Мы назвали Spaceborne-1 суперкомпьютером, потому что мы выполняли один терафлоп вычислений в космосе. Это на порядки больше, чем кто-либо когда-либо делал раньше.
Чему вы научились у Spaceborne Computer-2?
Что меня удивляет, так это разнообразие экспериментов. У нас на очереди 39 экспериментов, и количество экспериментов растет.
Мы анализируем ДНК астронавтов. Это, в частности, мне нравится, потому что ученые ждали недели или месяцы, чтобы доставить эту большую последовательность ДНК на Землю для ее анализа. Вы можете сравнить этот большой набор данных с большим геномом человека, но вас интересуют только мутации.
Что ж, нам потребовалось около 13 минут на обработку, а затем около двух секунд на его загрузку. Внезапно ученые заявили, что вместо того, чтобы следить за здоровьем одного астронавта каждый месяц, они могли бы ежедневно следить за всем экипажем и лучше понимать, когда космические путешествия негативно сказываются на них.
Мы смотрим, как спутники общаются друг с другом. Разные типы шифрования, разные типы протоколов, разные типы сжатия.
Что дает вам наибольшую безопасность и использует наименьшее количество энергии?
Многие эксперименты связаны с погодой и подготовкой к стихийным бедствиям. Изображения штормов и торнадо с высоким разрешением представляют собой большие файлы данных. По сути, первые ответчики просто хотят знать, где находится лесной пожар. Каков путь торнадо? Вы можете сказать им это всего в нескольких словах.
Вместо картинок?
Картина занимает вечность, чтобы получить вниз. Мы можем это обработать. Я хочу знать, где затоплено и не затоплено. Я хочу знать, проходима ли межштатная автомагистраль или нет.
Вы отправляете на землю только самую ценную информацию?
Это первый слой лука, который мы исследуем. Это интеллектуальное преимущество. Мы не хотим доводить все вычисления до предела. Мы не хотим переносить все вычисления в облако. Если у меня многошаговый рабочий процесс, я могу сделать два или три шага на краю. Но мне гораздо лучше отправить эти небольшие результаты среднего рабочего процесса в облако.
Например?
Это восходит к ДНК астронавтов. Мутации постоянно обновляются в базах данных Национального института здоровья и Национального института рака. У нас есть облачный поиск по этим базам данных.
Каков наилучший подход для различных типов данных?
У нас есть серьезные ученые-пропеллеры, работающие только в облаке или только в космосе на Spaceborne Computer. Они различают это. Они запускают его только на CPU, только на GPU. Они придумывают ориентиры.
Люди также говорят о пограничной обработке для спутниковых операций.
Аналог автономного вождения. Точно так же, как все автомобили будут разговаривать друг с другом, все эти спутники будут разговаривать друг с другом. Один из них поднимет руку и скажет: «У меня хорошая связь с Землей. Я передам это сообщение». Тогда все соглашаются.
В 2019 году HPE заключила альянс с OrbitsEdge, стартапом из Флориды, предлагающим спутниковую шину для чувствительной электроники. Вы работаете над установкой компьютеров HPE на сателлитах OrbitsEdge?
Да, в самом деле. OrbitsEdge устанавливает сателлит с несколькими отдельными компьютерами от HPE. Для вас это выглядит как ваш компьютер на спутнике. Но на самом деле они размещают несколько компьютеров от нескольких людей, полностью изолированных друг от друга брандмауэром, потому что они находятся на физически разных устройствах. Они могут использовать любые протоколы, какие захотят, и любые коммуникации, которые им нравятся.
Как вы представляете себе вычислительные ресурсы в окололунном пространстве?
Когда мы доберемся до Луны, центр обработки данных и высокопроизводительные вычисления будут вращаться вокруг Луны, а аванпосты будут на краю.
Какие задачи стоят перед космическими вычислениями?
Все они связаны с освоением космоса. Питание, охлаждение и работа в сети нестабильны. Сеть самая нестабильная. Несколько раз в день [на МКС] у нас нет связи. Если бы это был твой мобильный телефон, ты бы пошел искать нового провайдера. Но у космической станции нет выбора.
Где вы представляете себе это движение на околоземной орбите, на Луне и Марсе?
Если OrbitsEdge проведет проверку концепции и сможет иметь многопользовательский спутник, следующим логическим шагом будет мультитенантный центр обработки данных, построенный из более крупных спутников. OrbitsEdge фокусируется на питании, охлаждении и работе в сети. Они оставляют этот компьютер нам.
На Луне у вас будет низкоэнергетическая связь до Врат. Шлюз будет иметь питание, охлаждение и хранилище. Аналогичная архитектура рассматривается для аванпоста на Марсе.
Требуют ли космические приложения постоянно больше вычислительных ресурсов, как наземные приложения?
Да, вы хотите, чтобы это было быстрее, вам нужна лучшая сеть и вам нужна большая мощность. Никто не жаловался, что у них сейчас много Spaceborne Computer. Они спрашивают: «Когда я смогу вернуться к этому?»
Эта статья впервые появилась в январском номере журнала SpaceNews за 2022 год.
