ناسا از پردازنده هوش مصنوعی مقاوم در برابر تشعشعات فضایی رونمایی کرد

امیر نیک‌رو

۲۹ اردیبهشت ۱۴۰۵ | ۲۰:۳۰ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۳ دقیقه

پردازنده جدید هوش مصنوعی ناسا برای فضاپیماها

ناسا در حال آزمایش یک پردازنده فضایی نسل بعدی است که می‌تواند بر اساس هوش مصنوعی، قدرت محاسباتی فضاپیماهای آینده را به‌طرز چشمگیری افزایش دهد. این تراشه که با همکاری میان ناسا و شرکت مایکروچیپ تکنولوژی توسعه یافته است، در نهایت به فضاپیماها امکان می‌دهد که حجم عظیمی از داده‌ها را پردازش کرده و بدون انتظار برای دستورات از زمین، تصمیم‌گیری کنند.

به گفته‌ی مهندسان، این پردازنده می‌تواند شیوه‌ی مدیریت کاوش‌های فضایی ناسا در اعماق فضا، فرودهای سیاره‌ای و مأموریت‌های سرنشین‌دار آینده به ماه و مریخ را متحول کند. آزمایش‌های اولیه در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، نشان می‌دهد که این تراشه تقریبا 500 برابر عملکرد بهتری نسبت به پردازنده‌های مقاوم در برابر تشعشعات دارد که هم‌اکنون در فضا استفاده می‌شوند.

طراحی برای مأموریت‌های اعماق فضا

این پردازنده تحت پروژه‌ی «محاسبات پروازهای فضایی با کارایی بالا» (High Performance Spaceflight Computing) یا HPSC ناسا تولید شده است. برخلاف تراشه‌های تجاری استاندارد، سیستم جدید باید سال‌ها بدون نیاز به تعمیر، در برابر تشعشعات رادیواکتیو شدید، شرایط پرتاب شدید و نوسانات شدید دما مقاومت کند.

این سخت‌افزار که به‌عنوان یک «سیستم روی تراشه» (System-on-a-chip) یا SoC شناخته می‌شود، چندین عملکرد محاسباتی اصلی را در یک واحد فشرده ترکیب می‌کند. این پردازنده شامل واحدهای پردازش مرکزی، سیستم‌های شبکه‌ی پیشرفته، حافظه، تخلیه‌ی محاسباتی و رابط‌های ورودی/خروجی است.

طراحی این تراشه‌ی جدید به‌نوعی بازتاب‌دهنده‌ی معماری فشرده‌ی موجود در تلفن‌های هوشمند و تبلت‌ها است. با این حال، نسخه‌ای که توسط ناسا توسعه یافته است، برای مأموریت‌های اعماق فضا که در آن خرابی‌های الکترونیکی می‌تواند عملیات فضاپیما را مختل کند، مقاوم‌سازی شده است.

«یوجین شوانبک» (Eugene Schwanbeck) از مدیران این برنامه‌ی توسعه در مرکز تحقیقات لانگلی، درباره‌ی تراشه‌ی تازه گفت: «این سیستم چند هسته‌ای جدید که بر پایه‌ی میراث پردازنده‌های فضایی پیشین ساخته شده است، قابلیت تحمل خطا، انعطاف‌پذیری و عملکرد بسیار بالایی دارد.»

طبق تصمیم ناسا، این پردازنده در نهایت از سیستم‌های هوش مصنوعی در فضاپیما پشتیبانی خواهد کرد. سیستم‌ها می‌توانند به‌صورت خودمختار محیط‌های مختلف فضایی را تجزیه‌و‌تحلیل کنند، در محیط‌های پرخطر ناوبری انجام دهند و به‌صورت لحظه‌ای به شرایط غیرمنتظره واکنش نشان دهند.

تراشه‌ی سیستم محاسباتی فضاپیما با کارایی بالا

قدرت پردازشی فوق‌العاده در فضا

فضاپیماهای فعلی، اغلب از پردازنده‌های قدیمی استفاده می‌کنند، زیرا تراشه‌های مدرن برای سالم ماندن در برابر تشعشعات فضایی با چالش روبه‌رو هستند. این محدودیت، باعث ناکافی بودن محاسبات داخلی می‌شود و بسیاری از مأموریت‌ها را مجبور می‌کند تا به شدت به پردازش مبتنی بر ایستگاه زمینی وابسته باشند. تراشه‌ی جدید ناسا اما قصد دارد این محدودیت را از بین ببرد.

مهندسان JPL ماه‌ها صرف آزمایش این پردازنده، تحت شرایط شبیه‌سازی شده‌ی اعماق فضا کرده‌اند. این تراشه طی یک روند عملکردی دقیق، آزمایش‌های قرارگیری در معرض تشعشعات پرتوزا، آزمایش‌های گرمایی، ارزیابی‌های شوک و ارزیابی تداخل الکترومغناطیسی را با موفقیت گذرانده است.

تشعشعات فضایی، هنوز یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های فنی برای پردازنده‌ی فضاپیماها محسوب می‌شوند. ذرات پرانرژی از خورشید و اعماق فضا می‌توانند قطعات الکترونیکی سفینه‌های فضایی را خراب کرده، سیستم‌ها را به «حالت ایمن» (Safe Mode) ببرند و عملیات غیرضروری را خاموش کنند.

از جمله آزمایش‌های مهم انجام شده روی این تراشه، می‌توان به شبیه‌سازی‌های فرود سیاره‌ای با دقت بالا اشاره کرد. سناریویی که طی آن فضاپیما باید تقریبا به‌صورت آنی، جریان‌های عظیمی از داده‌های حسگر را پردازش کند. موضوعی که به گفته‌ی «جیم باتلر» (Jim Butler) مدیر پروژه‌ی محاسبات فضایی با کارایی بالا در JPL، به سخت‌افزارهای پرمصرف نیاز دارد و موفقیت آن، می‌تواند جهشی در مأموریت‌های فضایی آینده‌ی ناسا باشد.

همکاری مایکروچیپ و آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا برای ساخت این پردازنده، از سال 2022 آغاز شده است و پس از تأیید برای پروازهای فضایی، می‌تواند در مدارگردها، مریخ‌نوردهای سیاره‌ای، زیستگاه‌های سرنشین‌دار و کاوشگرهای اعماق فضا استفاده شود. ناسا همچنین انتظار دارد که این فناوری بر صنایع روی زمین، از جمله هوانوردی و خودروسازی اثر گسترده‌ای داشته باشد.