Vad händer när en robot rymdsond bryter ner miljoner miles från närmaste rymdfarkosten ingenjör? Om det finns ett programfel kan ingenjörer ibland korrigera problemet genom att ladda upp nya kommandon, men vad händer om datormaskinvaran misslyckas? Om hårdvaran kontrollerar något kritiskt som thrustrarna eller kommunikationssystemet, finns det inte mycket som missionsstyrning kan göra; uppdraget kan gå förlorat. Ibland kan misslyckade satelliter återvinnas från omloppsbana, men eftersom det inte finns någon interplanetär bogseringstjänst för uppdrag till Mars. Kan man göra något för skadade datorsystem långt hemifrån? Svaret kan ligga i ett projekt som heter "Skalbar självkonfigurerbar arkitektur för återanvändbara rymdsystem". Men oroa dig inte, maskiner blir inte självmedvetna, de lär sig bara att fixa sig själva ...
När rymdskeppet fungerar på väg till sina destinationer, är det ofta inte mycket som uppdragsansvariga kan göra. Naturligtvis, om de är inom räckhåll (dvs. satelliter i jorden omloppsbana), finns det naturligtvis möjligheten att de kan plockas upp av rymdfärjans besättningar eller fixas i omloppsbana. 1984 hämtades till exempel två funktionsfria satelliter av Discovery på STS-51A-uppdraget (bilden ovan). Båda kommunikationssatelliterna hade felaktiga motorer och kunde inte upprätthålla sina banor. 1993 genomförde rymdfärjan Endeavour (STS-61) en spegelbyte i Hubble Space Telescope. (Naturligtvis finns det alltid alternativet att topphemliga döda spionsatelliter också kan skjutas ner.)
Även om båda exemplen för hämta / reparera uppdrag ovan mest sannolikt innebär mekaniskt fel, kunde samma ha gjorts om deras datorsystem ombord misslyckades (om det var värt kostnaden för ett dyrt bemannat reparationsuppdrag). Men vad händer om ett av robotuppdragen utanför jordbana drabbades av en frustrerande hårdvarufel? Det behöver inte heller vara något stort fel (om det hände på jorden, kan problemet förmodligen åtgärdas snabbt), men i rymden utan ingen ingenjör närvarande, kan detta lilla fel stava undergång för uppdraget.
Så vad är svaret? Bygg en dator som kan fixa sig själv. Det kanske låter som Terminator 2 historien, men forskare vid University of Arizona undersöker denna möjlighet. NASA finansierar arbetet och Jet Propulsion Laboratory tar dem på allvar.
Ali Akoglu (biträdande professor i datateknik) och hans team utvecklar en hybrid hårdvara / mjukvarusystem som kan användas av datorer för att läka sig själva. Forskarna använder Field Programable Gate Arrays (FPGA) för att skapa självhelande processer på chipnivå.
FPGA: er använder en kombination av hårdvara och programvara. Eftersom vissa hårdvarufunktioner utförs på chipnivå fungerar programvaran som FPGA ”firmware”. Firmware är en vanlig datorterm där specifika programkommandon är inbäddade i en hårdvara. Även om mikroprocessorn bearbetar firmware som den skulle göra för en vanlig programvara, är detta kommando specifikt för den processorn. I detta avseende efterliknar firmware hårdvaruprocesser. Det är här Akoglus forskning kommer in.
Forskarna befinner sig i den andra fasen av projektet som kallas Scalable Self-Configurable Architecture for Reusable Space Systems (SCARS) och har satt upp fem trådlösa nätverksenheter som lätt kan representera fem samarbetande rovers på Mars. När en hårdvarufel uppstår, hanterar de nätverkande "kompisarna" problemet på två nivåer. Först försöker den oroliga enheten reparera felet på nodnivå. Genom att omkonfigurera firmware, konfigurerar enheten effektivt kretsen genom att kringgå felet. Om det inte lyckas utför enhetens kompisar en säkerhetskopiering, omprogrammerar sig själva för att utföra de trasiga enhetsoperationerna och sina egna. Intelligens på enhetsnivå används i det första fallet, men om detta misslyckas används intelligens på nätverksnivå. Alla operationer utförs automatiskt, det finns ingen mänsklig ingripande
Detta är en fängslande forskning med långtgående fördelar. Om datorer kunde läka sig själva på lång avstånd skulle miljoner dollar sparas. Dessutom kan rymduppdragens livslängd förlängas. Denna forskning skulle också vara värdefull för framtida bemannade uppdrag. Även om majoriteten av datorproblem kan åtgärdas av astronauter, kommer kritiska systemfel att inträffa; att använda ett system som SCARS kan göra livräddande säkerhetskopiering medan källan till problemet hittas.
Källa: UA News
