NASA создала ИИ-чип, который позволит космическим аппаратам «думать» самостоятельно

Новый процессор NASA High Performance Spaceflight Computing, который помещается на ладони, сочетает в себе мощность полноценной системы на кристалле. Этот процессор нового поколения создан для работы в глубоком космосе и обеспечивает огромный скачок вычислительной производительности по сравнению с современными космическими технологиями. Credit: NASA/JPL-Caltech

NASA разрабатывает мощный компьютерный чип, призванный значительно повысить интеллект и производительность будущих космических аппаратов. В рамках коммерческого партнерства проект создает передовые вычислительные технологии, способные помочь космическим кораблям работать более автономно во время миссий вдали от Земли.

Проект NASA High Performance Spaceflight Computing направлен на повышение вычислительных возможностей космических аппаратов, используемых в освоении космоса. Современные миссии полагаются на более старые процессоры, поскольку они достаточно прочны, чтобы выжить в экстремальных условиях космоса. Хотя эти чипы надежны, им не хватает производительности, необходимой для более сложных миссий.

В агентстве заявляют, что более новые и гораздо более производительные процессоры необходимы для будущих автономных космических аппаратов, более быстрого научного анализа на борту и поддержки астронавтов во время миссий на Луну и Марс.

«Опираясь на наследие предыдущих космических процессоров, эта новая многопроцессорная система является отказоустойчивой, гибкой и чрезвычайно производительной», — сказал Юджин Шванбек, руководитель программного элемента в программе NASA Game Changing Development в Исследовательском центре Лэнгли в Хэмптоне, штат Вирджиния. «Приверженность NASA развитию космических вычислений — это триумф технических достижений и сотрудничества».

Радиационно-стойкий процессор проходит экстремальные испытания

В основе проекта лежит новый радиационно-стойкий процессор, созданный для обеспечения вычислительной мощности, до 100 раз превышающей возможности современных бортовых компьютеров, при этом выживая в суровых условиях космоса. Инженеры Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) в Южной Калифорнии проводят широкий спектр испытаний, имитирующих эти условия.

«Мы подвергаем эти новые чипы серьезным испытаниям, проводя радиационные, тепловые и ударные тесты, а также оценивая их производительность в ходе строгой кампании функциональных испытаний», — сказал Джим Батлер, руководитель проекта High Performance Space Computing в JPL.

Чтобы получить допуск к космическим полетам, процессор должен выдерживать интенсивное электромагнитное излучение и резкие перепады температур, которые могут повредить электронику. Высокоэнергетические частицы от Солнца и из глубокого космоса также могут вызывать компьютерные ошибки, вынуждающие космические аппараты переходить в «безопасный режим», временно отключая второстепенные системы до тех пор, пока инженеры не устранят проблему.

NASA также тестирует, как чип справляется с задачами посадки на планеты.

«Для имитации реальной производительности мы используем высокоточные сценарии посадки из реальных миссий NASA, которые обычно требуют энергоемкого оборудования для обработки огромных объемов данных с посадочных датчиков», — сказал Батлер. «Это захватывающее время для нас — работать над оборудованием, которое обеспечит следующие гигантские шаги NASA».

Испытания в JPL начались в феврале и, как ожидается, продлятся несколько месяцев. Ранние результаты оказались весьма обнадеживающими. По данным NASA, процессор функционирует должным образом и показал уровень производительности примерно в 500 раз выше, чем у радиационно-стойких чипов, используемых в настоящее время в космических аппаратах.

Команда также отметила начало испытаний символическим моментом, отправив электронное письмо с темой «Hello Universe», отсылающее к знаменитым приветственным сообщениям, использовавшимся на заре компьютерного программирования.

Космические аппараты с ИИ и миссии в глубокий космос

Процессор разрабатывается совместно JPL и компанией Microchip Technology Inc., базирующейся в Чандлере, штат Аризона. Компания работает с NASA в рамках коммерческого партнерства, и образцы чипов уже были переданы партнерам в оборонной и коммерческой аэрокосмической отраслях.

Ожидается, что эта технология сыграет важную роль в будущем автономных космических аппаратов. Благодаря бортовому искусственному интеллекту космические корабли смогут реагировать на неожиданные ситуации в реальном времени, когда задержки связи делают управление человеком непрактичным. Чип также может помочь миссиям в глубоком космосе более эффективно обрабатывать, хранить и передавать огромные объемы научных данных обратно на Землю.

В NASA заявляют, что процессор в конечном итоге может поддерживать и пилотируемые миссии на Луну и Марс.

Маленький процессор с огромной вычислительной мощностью

Устройство известно как система на кристалле (SoC), что означает, что оно объединяет основные компоненты компьютера в единый компактный блок. Процессор включает в себя центральные процессоры, вычислительные ускорители, современные сетевые системы, память и интерфейсы ввода/вывода.

SoC широко используются в смартфонах и планшетах благодаря своей компактности и энергоэффективности. Однако версия NASA спроектирована так, чтобы работать в течение многих лет в глубоком космосе, потенциально преодолевая миллионы (или даже миллиарды) миль от Земли без технического обслуживания или ремонта.

Как только процессор будет сертифицирован для использования в космосе, NASA планирует интегрировать его в самые разные миссии, включая орбитальные аппараты Земли, планетоходы, зонды для глубокого космоса и обитаемые модули.

Технология также может найти применение на Земле. Microchip планирует адаптировать процессор для таких отраслей, как авиация и автомобилестроение.

Сотрудничество NASA и промышленности

Проектом управляет программа Game Changing Development (GCD) Директората космических технологий в NASA Langley. Программа GCD и JPL, которой управляет Калифорнийский технологический институт в Пасадине, Калифорния, курировали процесс разработки от планирования миссии и отраслевых исследований до финальной поставки.

NASA JPL выбрала Microchip в качестве партнера в 2022 году, и компания профинансировала собственные исследования и разработки процессора.