Apple Watch mới nhất có bộ nhớ gấp 16 lần bộ xử lý trung tâm trên tàu thám hiểm Mars 2020 của NASA. Đối với iPhone mới, bộ nhớ của người lái xe có kích thước gấp 64 lần ô tô là tiêu chuẩn.
Trong nhiều thập kỷ, người ta đã bác bỏ sự so sánh giữa các bộ xử lý trên mặt đất và không gian bằng cách chỉ ra các bức xạ và nhiệt độ khắc nghiệt mà các thiết bị điện tử trên không gian phải đối mặt. Chỉ các thành phần tùy chỉnh được chế tạo cho tàu bay vũ trụ và được chứng minh là hoạt động tốt sau nhiều năm trên quỹ đạo mới được coi là đủ khả năng phục hồi cho các sứ mệnh của cơ quan vũ trụ trị giá hàng tỷ đô la.
Mặc dù điều đó có thể vẫn là đặt cược tốt nhất cho các nhiệm vụ không gian sâu cấu hình cao, nhưng các tàu vũ trụ hoạt động gần Trái đất hơn đang sử dụng bộ xử lý hiện đại nhất trên tàu. Các nhiệm vụ sắp tới sẽ đòi hỏi khả năng tính toán cao hơn nữa.
Các cảm biến vệ tinh tạo ra “một lượng lớn dữ liệu dưới dạng nghiên cứu khoa học, quan sát Trái đất, an ninh quốc gia,” Naeem Altaf, kỹ sư xuất sắc của IBM và giám đốc công nghệ của IBM Space Tech, cho biết qua email. “Để trích xuất giá trị nhanh chóng của dữ liệu, chúng tôi sẽ cần đưa máy tính đến gần dữ liệu hơn”.
Xem xét việc quan sát Trái đất. Theo truyền thống, hình ảnh điện quang và dữ liệu radar khẩu độ tổng hợp được gửi xuống mặt đất để xử lý. Phần lớn vẫn là vậy, nhưng các cảm biến quan sát Trái đất mới tiếp tục mở rộng khối lượng dữ liệu thu được trên quỹ đạo, đôi khi khá đột ngột. Đồng thời, khách hàng mong muốn được truy cập nhanh chóng vào những thông tin chi tiết được rút ra từ các bộ dữ liệu khác nhau.
Quan sát thời tiết là một ví dụ điển hình. Các mô hình thời tiết số kết hợp lượng lớn dữ liệu được vẽ cho các cảm biến không gian, trên không, hàng hải và trên mặt đất. Trong khi không ai đề xuất chạy các thuật toán dự báo trên vệ tinh, AAC Clyde Space, công ty Thụy Điển cung cấp hệ thống điện tử hàng không cốt lõi cho Vệ tinh Thời tiết Bắc Cực của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, coi những cải tiến trong xử lý trên tàu là một cách để tăng tốc độ cung cấp dữ liệu thời tiết.
Luis Gomes, Giám đốc điều hành AAC Clyde Space cho biết: “Chúng tôi nhìn thấy cơ hội trong tương lai để thực hiện nhiều công việc xử lý trên tàu: chuẩn bị dữ liệu, nén dữ liệu và bắt đầu kết hợp dữ liệu”. “Mục tiêu của chúng tôi là quan sát thời tiết trong thời gian thực từ không gian. Vì vậy, chúng tôi cần phải đóng gói dữ liệu một cách hiệu quả và hiệu quả để giảm lượng thời gian chúng tôi liên kết xuống. "
Gomes cho biết: Cảm biến siêu kính cũng tạo ra bộ dữ liệu khổng lồ khiến quá trình xử lý trên bo mạch trở nên “khá quan trọng”.
Một số máy tính vệ tinh mới sẽ được sử dụng để xử lý dữ liệu cảm biến. Những người khác sẽ giúp tàu vũ trụ biên đạo các hoạt động phức tạp.
Các vệ tinh trong tương lai có khả năng hoạt động theo bầy đàn, giao tiếp thông qua các liên kết giữa các vệ tinh và làm việc cùng nhau để nắm bắt các bộ dữ liệu duy nhất và mở rộng mạng lưới liên lạc. Cuối cùng, các chòm sao sẽ sử dụng trí thông minh nhân tạo để giải quyết các vấn đề, chẳng hạn như chữa bệnh hoặc định vị lại các vệ tinh dựa trên phân tích trên tàu về sức khỏe và hiệu suất của chúng, điều này sẽ yêu cầu xử lý sâu rộng, Chuck Beames, chủ tịch của SmallSat Alliance, một hiệp hội ngành cho biết.
GIẢI PHÁP THƯƠNG MẠI
Xử lý cạnh, đưa tính toán gần hơn với các nguồn dữ liệu, ngày càng phổ biến trên Trái đất. Ví dụ, các công ty dầu khí phân tích dữ liệu gần các cảm biến giám sát thiết bị hạng nặng ở các địa điểm ở xa để nhanh chóng xác định các sự cố thiết bị và cắt giảm chi phí liên lạc và lưu trữ dữ liệu.
Các công ty khác nhau, từ IBM và Hewlett Packard Enterprise cho đến các công ty khởi nghiệp trên khắp thế giới đang tự định vị để đáp ứng nhu cầu không thể tránh khỏi về xử lý biên dựa trên không gian nâng cao, khởi động các vệ tinh trên tàu và mở rộng đến các trung tâm dữ liệu trên quỹ đạo Trái đất và Mặt trăng.
Exodus Orbitals, một công ty khởi nghiệp của Canada thuê dịch vụ vệ tinh cho các nhà phát triển ứng dụng phần mềm, đã thành lập Liên minh Máy tính Cạnh trong Không gian vào tháng XNUMX. Tổ chức nhanh chóng thu hút gần hai chục thành viên.
Một trong những thành viên, Ramon.Space, quảng cáo “các hệ thống siêu máy tính có khả năng phục hồi trong không gian”. Mặc dù chúng có chút tương đồng với các siêu máy tính trên mặt đất, nhưng chúng khác xa so với các máy bay vũ trụ dung lượng thấp và “gần hơn rất nhiều với loại khả năng tính toán mà chúng ta có trên Trái đất”, Lisa Kuo, phó chủ tịch kinh doanh chiến lược của Ramon. một công ty của Israel được thành lập vào năm 2004 đang mở rộng ra quốc tế. “Chúng tôi xem xét các hệ thống điện toán không gian bằng một chiếc lược răng rất nhỏ và áp dụng kỹ thuật làm cứng bức xạ tối ưu cho từng thành phần.”
Trái ngược với cách tiếp cận riêng, công ty khởi nghiệp Exo-Space ở Pasadena, California, cung cấp FeatherEdge, một nền tảng áp dụng trí tuệ nhân tạo và máy học vào dữ liệu quan sát Trái đất để nhanh chóng trích xuất thông tin có giá trị.
Về dài hạn, Exo-Space có kế hoạch “điều chỉnh công nghệ phù hợp với các trường hợp sử dụng có mục đích chung hơn như quản lý chòm sao hoặc bảo trì dự đoán”, Giám đốc điều hành Jeremy Allam cho biết.
Spiral Blue có trụ sở tại Sydney cũng áp dụng trí thông minh nhân tạo vào hình ảnh Trái đất bằng máy tính Space Edge.
Taofiq Huq, người sáng lập và Giám đốc điều hành của Spiral Blue cho biết: “Vệ tinh có thể thu thập nhiều dữ liệu hơn nhiều so với thực tế. Ông cho biết thêm, với quá trình xử lý trên bo mạch được cải thiện, các vệ tinh có thể làm nổi bật và liên kết các thông tin quan trọng nhất, như vị trí tàu để theo dõi tàu hàng hải.
HỘP NÓ LÊN
Các công ty khác chuyên đóng gói máy tính mặt đất cho tàu bay. Ví dụ, OrbitsEdge làm việc với các khách hàng bao gồm HPE để cung cấp hệ thống che chắn bức xạ và quản lý nhiệt cho phép các máy tính được thiết kế cho các ứng dụng trên mặt đất hoạt động trên quỹ đạo.
Rick Ward, giám đốc công nghệ và là người sáng lập của OrbitsEdge có trụ sở tại Titusville, Florida, cho biết: “Bằng cách dựa vào hệ thống tính toán công suất cao, chúng tôi đảm bảo rằng bất cứ thứ gì chúng tôi đang bay đều là những thứ hiện đại nhất. “Khi chúng tôi chuyển sang tính toán lượng tử và chúng tôi đã có các cuộc trò chuyện với một số công ty điện toán lượng tử, chúng tôi cũng có thể làm được điều đó.”
Cosmic Shielding Corp. có cách tiếp cận tương tự nhưng thay vì tập trung vào việc bảo vệ bộ vi xử lý, công ty khởi nghiệp ở Atlanta đã phát triển một loại polymer in 3D để bảo vệ con người và thiết bị điện tử trên quỹ đạo.
Yanni Barghouty, người sáng lập kiêm Giám đốc điều hành Cosmic Shielding cho biết: “Bạn có thể xây dựng một xe buýt vệ tinh từ vật liệu này và nó sẽ mang lại những cải tiến đáng kể. “Hiện tại, chúng ta đang thấy tỷ lệ liều bức xạ giảm khoảng 60 đến 70% so với các vật liệu truyền thống.”
MỞ RỘNG CẠNH
Ngoài việc tăng cường khả năng xử lý trên bo mạch, các công ty đang lắp đặt các bộ xử lý biên trong các trạm mặt đất và lên kế hoạch khởi chạy các chòm sao dành cho xử lý dữ liệu.
Altaf của IBM cho biết: “Tính toán biên có thể được thực hiện ở các phân đoạn khác nhau, tùy thuộc vào trường hợp sử dụng và mức độ quan trọng của dữ liệu. “Chúng ta có thể có các vệ tinh máy tính chuyên dụng, được giao nhiệm vụ đảm nhận các trọng tải nặng trên quỹ đạo và thực hiện các dịch vụ tính toán cho các vệ tinh khác.”
Nếu lịch sử là bất kỳ hướng dẫn nào, nhu cầu xử lý dữ liệu trên quỹ đạo sẽ tiếp tục tăng cao. Các thế hệ ứng dụng trên mặt đất kế tiếp nhau luôn yêu cầu thêm bộ nhớ và tốc độ xử lý.
Trong không gian, giống như trên mặt đất, "bạn muốn nó nhanh hơn, bạn muốn kết nối mạng tốt hơn và bạn muốn có nhiều năng lượng hơn", Mark Fernandez, điều tra viên chính của HPE cho Máy tính Vũ trụ-2 trên Trạm Vũ trụ Quốc tế cho biết.
Bài báo này ban đầu xuất hiện trong số tháng 2022 năm XNUMX của tạp chí SpaceNews.
