NASA تريد أن تفكر المركبات الفضائية بسرعة أكبر وبشكل أكثر استقلالية
تجاوزت جهود NASA في الحوسبة من الجيل التالي لمهام الفضاء السحيق نقطة تحقق مبكرة ولكنها مهمة. ووفقا للتقرير المقدم من Universe Today، أكمل معالج High Performance Spaceflight Computing، أو HPSC، التابع للوكالة، أول جولة من الاختبارات البيئية.
تجري معالجة هذه الشريحة لحل فجوة متنامية في رحلات الفضاء: فالمهمات تجمع بيانات أكثر، وتعمل أبعد عن الأرض، وتطلب من الأنظمة على متنها اتخاذ مزيد من القرارات مع إشراف بشري فوري أقل. وقد كانت المعالجات المؤهلة للفضاء محل تقدير لقدرتها على التحمل والموثوقية، لكن أداءها تأخر عن احتياجات الاستكشاف الحديث.
يهدف HPSC إلى تغيير هذا التوازن. وتقول NASA إن المعالج المقسى ضد الإشعاع يمكن أن يوفر قدرة حوسبة أكبر بمئة مرة من الأنظمة الحالية، مع القدرة على الصمود في الظروف القاسية للفضاء، بما في ذلك درجات الحرارة الشديدة والإشعاع.
لماذا تحتاج المركبات الفضائية إلى قدرة حوسبة أكبر الآن
المشكلة الأساسية هي المسافة. عندما تبتعد المركبات الفضائية والطاقم عن الأرض، تصبح تأخيرات الاتصال أصعب في تجاوزها. فالأنظمة العاملة على القمر أو المريخ أو ما بعدهما لا يمكنها دائما انتظار التعليمات البشرية إذا ظهرت عطل، أو فتحت فرصة رصد، أو احتاج جهاز علمي إلى تعديل سريع.
هذا يجعل الاستقلالية على متن المركبة أكثر من مجرد ميزة مريحة. فهي تصبح جزءا من قدرة المهمة. ويشير النص الأصلي إلى أن الأنظمة المستقلة يمكن أن تسرّع العوائد العلمية عبر تحليل أسرع للبيانات. فبدلا من إرسال كميات كبيرة من المعلومات الخام إلى الأرض والانتظار لتفسيرها، يمكن للمركبات المستقبلية معالجة المزيد محليا والتصرف بناء على النتائج في وقت أقرب.
هناك أيضا سبب هندسي عملي. فالمهمات الحديثة تحمل بانتظام أجهزة أكثر تطورا من سابقاتها. وهذه الأجهزة تولد بيانات أكثر، ويمكن أن يحدد المعالجة الفعالة لهذه البيانات مقدار العلم الذي تنجزه المهمة فعلا. ويمكن أن تتحول أوجه القصور في الحوسبة إلى عنق زجاجة مثلها مثل قيود الطاقة أو النطاق الترددي.
ما هو HPSC ومن الذي يبنيه
يتم تطوير HPSC من خلال شراكة تجارية تضم NASA وشركة Microchip Technology Inc. ومقرها أريزونا. وتُدار الجهود تحت برنامج Game Changing Development التابع لـNASA، مع إشراف Space Technology Mission Directorate في NASA Langley على العمل. وساعد مختبر الدفع النفاث التابع لـNASA في تحديد متطلبات المهمات، وتمويل الدراسات الصناعية، واختيار Microchip كشريك تجاري.
ويُوصف المعالج بأنه نظام على رقاقة، أو SoC، وهو نوع من البنى المدمجة الشائعة في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية. لكن الفكرة هنا ليست راحة المستهلك، بل البقاء في بيئة الفضاء. ويجمع التصميم العناصر الأساسية لنظام حوسبة في شريحة ميكروية واحدة، مع بنائه ليتحمل سنوات في بيئة الفضاء.
هذا المزيج هو جوهر المشروع. فقد تقدمت الحوسبة الاستهلاكية بسرعة، لكن معظم الشرائح الأرضية ليست مصممة لظروف عالية الإشعاع ومتغيرة الحرارة. أما العتاد الفضائي فغالبا ما يكون متيناً لكنه أقل قدرة على المعالجة نسبيا. ويسعى HPSC إلى تضييق هذه الفجوة.
اختبار مبكر بمعانٍ أكبر
اجتياز جولة أولية من الاختبارات البيئية لا يعني أن المعالج جاهز للطيران غدا. لكنه يشير إلى أن المشروع يتقدم في أهم مشكلة تخص إلكترونيات الفضاء: إثبات أن الأداء الأفضل لا يأتي على حساب القدرة على البقاء.
ويؤكد النص الأصلي كم اعتمدت NASA طويلا على شرائح أقدم لأنها معروفة بصلابتها وموثوقيتها. هذا التحفظ مفهوم. ففي الفضاء، قد ينهي فشل أحد المكونات مهمة بأكملها. لكن الاعتماد على أساليب معالجة تعود لعقود مضت يحد أيضا مما تستطيع المركبات الفضائية فعله. ويمثل HPSC محاولة NASA لكسر هذه المفاضلة من خلال تحديث الحوسبة على متن المركبة دون التخلي عن متطلبات المتانة الصارمة لعتاد الطيران.
وهذا مهم ليس فقط لمهمات الاستكشاف البارزة. فإذا أصبحت المنصة قابلة للاستخدام على نطاق واسع، فقد تدعم مجموعة كبيرة من المهمات التي تحتاج إلى مزيد من الذكاء عند الحافة، من الروبوتات إلى الأجهزة العلمية والمنصات العلمية كثيفة الاتصال.
لماذا يدخل الذكاء الاصطناعي في القصة
يصوغ المقال الأصلي HPSC بوصفه معالج ذكاء اصطناعي، وهذا يعكس تحولا أوسع في كيفية تفكير وكالات الفضاء في الاستقلالية. فالذكاء الاصطناعي هنا لا يتعلق فقط بالذكاء الآلي الذي يجذب العناوين. بل يتعلق بتمكين الأنظمة من التصنيف وترتيب الأولويات والتوجيه والاستجابة بسرعة أكبر مما تسمح به العتاديات القديمة.
قد تحتاج المهمات المستقبلية إلى تحديد أكثر الملاحظات العلمية قيمة في الوقت الحقيقي، ومراقبة صحة المركبة الفضائية باستمرار، وإدارة الظروف التشغيلية المعقدة مع تدخل محدود من الأرض. وتعتمد هذه المهام على القدرة الحاسوبية بقدر اعتمادها على تصميم البرمجيات. فالمركبة الأذكى لا تزال تحتاج إلى قوة معالجة محلية كافية لتشغيل النماذج والخوارزميات التي تمنحها استقلالية مفيدة.
ومن خلال بناء هذه القدرة في شريحة مقساة ضد الإشعاع، تحاول NASA فعليا جعل دعم القرار المتقدم على متن المركبات أداة مهمة قياسية، لا تجربة خاصة.
نموذج تجاري لتقنيات الفضاء الحكومية
عنصر بارز آخر في جهود HPSC هو هيكل الشراكة. فـNASA لا تبني المعالج وحدها داخل مسار مغلق تابع للوكالة. وبدلا من ذلك، يجمع المشروع بين متطلبات المهمات الحكومية والتطوير التجاري من Microchip Technology.
يمكن أن يكون هذا النموذج مهما استراتيجيا. فإذا أصبح المعالج من فئة الفضاء متاحا تجاريا أو مستداما تجاريا، فقد يستخدمه نطاق أوسع من المهمات والمقاولين، مما قد يخفض حواجز الاعتماد. كما يتماشى ذلك مع اتجاه أوسع في تطوير تقنيات الفضاء، حيث تعمل NASA بشكل متزايد بوصفها عميلا متطلبا وشريكا تقنيا، بينما تتحمل الصناعة جزءا من عبء التطوير.
ويشير النص الأصلي إلى أن Microchip مولت جزءا من البحث والتطوير الخاص بها ضمن هذا الجهد. وهذه التفاصيل توحي بأن الصناعة ترى في المنصة الناتجة قيمة تتجاوز برنامج NASA واحدا.
ما الذي تشير إليه محطة الاختبار هذه
يُفهم النجاح الأول لـHPSC في الاختبارات البيئية على أفضل وجه بوصفه محطة لتعزيز المصداقية. فـNASA تحاول نقل الحوسبة الفضائية إلى فئة أداء جديدة مع الحفاظ على المرونة المطلوبة للمهمات الحقيقية. والوعود كبيرة: قدرة حوسبة أكبر بكثير على متن المركبة، وعمليات أكثر استقلالية، وعائد علمي أسرع من مركبات فضائية غنية بالبيانات على نحو متزايد.
إذا استمرت الشريحة في تلبية التوقعات، فقد تساعد في إعادة تعريف ما تستطيع المركبات الفضائية فعله بنفسها. وفي عصر تأخيرات الاتصال الأطول ومتطلبات البيانات الأعلى، قد يصبح ذلك أحد أهم ترقيات البنية التحتية في تقنيات الاستكشاف.
وفي الوقت الراهن، الخلاصة واضحة. لم تكتف NASA باقتراح معالج فضائي أذكى؛ بل دفعت هذا المعالج عبر خطوة تحقق بيئية مبكرة، ما قرب مستقبلا أعلى استقلالية للمركبات الفضائية قليلا إلى الواقع التشغيلي.
يعتمد هذا المقال على تقرير من Universe Today. اقرأ المقال الأصلي.
Originally published on universetoday.com
