Superpočítač na ISS nabídne astronautům lepší výkon a spojení  
Nový systém Spaceborne Computer od Hewlett-Packard Enterprise zlepší výpočetní komfort Mezinárodní vesmírné stanice i spojení mezi orbitou Země a pozemními operátory. Jestli se mini-superpočítač osvědčí, tak jeho následovníci budou fungovat v prostoru Marsu i jiných zajímavých objektů Sluneční soustavy.
Replika superpočítače Spaceborne Computer Kredit: HPE.
Replika superpočítače Spaceborne Computer Kredit: HPE.

Pořádný superpočítač chce každá univerzita, každý institut a nejspíš i každý kroužek hackerského dorostu. Superpočítače chrlí výpočty nadsvětelnou rychlostí a také mívají cool jména, což se skvěle vyjímá v PR materiálech. A už nejde jenom o pozemskou záležitost. Superpočítač teď mají i na palubě Mezinárodní vesmírné stanice ISS. Prošel všemi náležitostmi a po roce příprav a testů se může pustit do práce.

 

Hewlett-Packard Enterprise.
Hewlett-Packard Enterprise.

Není to sice superpočítačový gigant, jako jsou třeba americké chlouby Summit, Sierra, Titan nebo Sequioa, ale i tak vesmírný superpočítač podstatně zvýší výpočetní možnosti, které jsou po ruce přímo na oběžné dráze. Jmenuje se Spaceborne Computer a tvoří jej celkem 32 výpočetních jader, takže to dle definice superpočítač skutečně je. Takový přístroj je prý asi 30 až 100 krát rychlejší než iPhone nebo tablet, což se při analýze dat už nejspíš pozná.

 

Logo mise SpaceX CRS-12.
Logo mise SpaceX CRS-12.

Dodavatelem vesmírného superpočítače je podnik Hewlett-Packard Enterprise (HPE). Zařízení dopravila na ISS nákladní loď Dragon soukromé společnosti SpaceX během mise SpaceX CRS-12. Nosná raketa Falcon 9 Block 4 s touto lodí odstartovala 14. srpna 2017. Mark Fernandez z vedení HPE prohlásil, že jejich společnost splnila všechny závazky, které vyplývají z původní jednoleté smlouvy. Zdá se, že všechno dobře dopadlo a astronauti si poprvé užijí výkon superpočítače přímo na palubě.

 

Postavit superpočítač na oběžné dráze není jenom tak. NASA si potřebovala ověřit, že orbitální superpočítač zvládne drsné prostředí na orbitě, samozřejmě včetně mikrogravitace, kterou počítače na Zemi obvykle nezažívají. Problémem může být i kosmické záření, které proniká stěnami stanice a v neposlední řadě i občasné výpadky energie, s nimiž je na ISS nutné počítat. Nicméně, Spaceborne Computer a s ním i jeho konstruktéři z HPE prošli všemi testy na jedničku.


Proč si pořizovat mini-superpočítač na oběžné dráze? Je to pochopitelně velice cool. Dalším cílem je, aby si astronauti mohli dělat některé analýzy sami a nemuseli posílat veškerá data ke zpracování na Zemi. Spojení se Zemí je totiž momentálně poněkud nespolehlivé. Bývá pomalé a padá. Když ISS ztratí spojení, tak to může být klidně na pár sekund a třeba i více. Pracovat s něčím takovým je samozřejmě otrava.


Podle představitelů HPE by to teď Spaceborne Computer měl změnit. S novým systémem se budou data posílat mnohem snadněji. A hlavně se data v řadě případů nebudou muset posílat vůbec. Celkově budou výpočty a spojení na ISS významně spolehlivější. Vlastně ani moc nejde o ISS a orbitu Země. Spaceborne Computer je, doufejme, předchůdcem podobných kompaktních superpočítačů v prostoru Marsu, kam letí rádiový signál mnohem déle než na naší oběžnou dráhu. Nemluvě o vzdušných základnách na Venuši nebo outpostech u ledových měsíců plynných obrů. Už aby to bylo.

Video: The Spaceborne Supercomputer


Video: HPE's Spaceborne Supercomputer Installed on the ISS


Video:  SpaceX CRS-12: Falcon 9 launch & landing, 14 August 2017


Literatura
Phys.org 1. 11. 2018.

Datum: 04.11.2018
Tisk článku

ISS Mezinárodní vesmírná stanice - Kubala Petr
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 270 Kč
cena: 240 Kč
ISS Mezinárodní vesmírná stanice
Kubala Petr
Související články:

Evropská telerobotika z paluby ISS     Autor: Dušan Majer (09.09.2015)
Lunární vesnička jako nástupce ISS     Autor: Tomáš Kohout (19.05.2016)
Na ISS se bude číst DNA     Autor: Dušan Majer (20.07.2016)



Diskuze:

Klobouk dolu

Karel Marsalek,2018-11-05 12:22:09

Pokud ten pocitac opravdu splnuje vsechny pozadavky, ktere NASA klade na space hardware, tak je to obrovsky kus prace a velka reklama pro HPE. Sam vyvijim elektroniku pro kosmicke mise (vc. ISS) a predevsim kvuli odolnosti elektroniky vuci kosmickemu zareni je design elektroniky velmi narocny. Predevsim soucasne polovodice s vysokou integraci vyrobene tenkovrstvymi procesy (jednotky nm) jsou kvuli riziku single event effects (SEE) pusobenim jader tezkych prvku (ionizujiciho zareni) nevhodne. Dale musi elektronika odolat vibracim pri startu do kosmu a v kosmu se musi vyrovnat se zhorsenym odvodem tepla kvuli chybejici cirkulaci vzduchu (teply vzduch nestoupa samovolne vzhuru jako tady na Zemi). Pro potreby life-supporting systemu nelze pouzit elektroniku typu consumer grade (jako napriklad PR vyrobku GoPro, RaspberryPi apod. - to je jen show pro verejnost), ale o mnoho spolehlivejsi a bohuzel casto mene vykonny avsak mnohonasobne drazsi hardware.

Odpovědět


Re: Klobouk dolu

Pavel Vitvar,2018-11-05 17:55:10

To zní náramně zajímavé. Co je pravdy na tom že ve vesmíru nelze použít kondenzátory s elektrolytem, ale jen keramické? Při představě filtrování napájecího napětí čistě jen keramikou, musí hmotnost sond rapidně narůstat.

Odpovědět


Re: Re: Klobouk dolu

Karel Marsalek,2018-11-07 10:59:34

Pouzivam tantalove (tj. elektrolyticke) kondenzatory od AVX, rada TAJ. Ty jsou ESCC approved:
http://www.avx.com/products/tantalum/high-reliability/taj-escc/

Jinak dalsi space-level kondenzatory jsou zde:
http://www.avx.com/products/tantalum/high-reliability/space-level/

Co se tyka ionizujiciho zareni, tak ISS je jeste "v pohode" (ca. 400 km nad zemi) oproti misim na goestacionarni orbite a nebo jeste dale od Zeme (geomagneticke stineni) a nerku-li od Slunce (tam pomaha modulace slunecnim vetrem).

Efekty na elektroniku jsou v podstate dvoji: total dose effects - kdyz polovodicovy material naakumuluje davku, ktera je pro cloveka obvykle smrtelna, dochazi k driftu urcitych parametru elektronicke soucastky. Druhym efektem jsou ty jiz zminene single event upsets (SEU) a jsou zpusobeny jednotlivymi ionty, jak uvadi pan Milan Stetina. Osobne take uprednostnuji ionty s vysokou energii, neb pravdepodobnost jejich interakce s elektronikou je nizsi, nez kdyby byly tytez ionty mene energeticke (pomalejsi) :-) Pro ilustraci: pri kalibraci nekterych mych elektronickych dozimetru jsem mj. pouzival svazky urychlenych protonu, jejichz dosah v hliniku je pres 15 cm. Zde vidite, ze nejakych par mm hliniku plaste ISS je pro podobne castice naprosto legracni pokus o stineni :-) Je to jeste mnohdy kontraproduktivni, protoze timto "stinenim" zpomalime tyto ionty a tim vzroste pravdepodobnost jejich interakce s dalsi hmotou, ktera jim prijde do cesty (clovek, elektronika, ...).

Odpovědět


Re: Re: Re: Klobouk dolu

Pavel Vitvar,2018-11-07 17:16:13

Díky za vyčerpávající odpověď.

Odpovědět


Re: Klobouk dolu

Petr Kuběna,2018-11-06 08:54:25

Přesto se zdá, že tam poslali jen mírně modifikovaný hardware z jinak běžných komponent, který si můžete koupit sám v obchodě. Jde o HPE Apollo 40 se sníženou frekvencí a dnes už starším CPU Intel Broadwell (podtaktovaným):
https://www.hpe.com/us/en/insights/articles/the-space-station-gets-a-new-supercomputer-1708.html

Odpovědět


Re: Klobouk dolu

Milan Štětina,2018-11-06 09:57:58

Pro hardware do vesmíru má NASA opravdu přísné požadavky (z důvodů co píšete - vibrace při startu, zvýšená radiace, potíže s chlazením, někdy naopak nízká teplota). To se ale týká je počítačů/zařízení nutných pro řízení vesmírné lodě/stanice/sondy. Astronauti i kosmonauti mají na palubě ISS "consumer grade" notebooky; možná jim zatuhávají o trochu více než na povrchu Země, ale že by to bylo nepoužitelné a nepřežilo start, to určitě ne.
Co se týče těch SEE, tak problematika je složitější. Dříve jsem si také myslel, že čím menší tranzistor, tím katastrofálnější vliv má jeden vysokoenergetický proton/ion. Jenže do menšího čipu/tranzistoru se trefí ionizující částice s menší pravděpodobností. Dále aby částice vůbec něco způsobila, musí energii předat materiálu/elektronům hradla tranzistoru (zjednodušeně řečeno musí nejen proletět bází/hradlem tranzistoru, ale musí i trefit elektron). A zde opět menší hradlo - méně elektronů - menší šance na zásah. Navíc platí heisenbergův princip neurčitosti, takže částice s větší energií je menší (fyzikové přesněji říkají, že má menší účinný průřez).
Důsledkem všech těchto úvah (lze to i přesně spočítat, ale částečně to neumím a částečně se mi to nechce všechno dohledávat) je, že na hustotě integrace příliš nezáleží a nejvíce nebezpečné jsou částice se střední energií (neumím teď říct kolik elektronvoltů, ale prostě existuje maximum a částice s nižší i vyšší energií mají menší šanci/pravděpodobnost na překlopení hradla).
Když elektroniku do kosmu vyvíjíte, tak asi víte, jak se doasahuje vyšší spolehlivost, ale pro ostatní doplňuji: u FLASH pamětí se používá zásadně jeden bit na buňku (u consumer grade až 4 - musí se tedy rozlišovat 16 napěťových úrovní, což je náchylnější na překlopení než když používám jen 2 úrovně), RAM paměť má paritu nebo samoopravný kód, procesory jsou 3 nebo 4 běžící synchronně a použije se to, co vyjde většině, používá se watchdog (v kodu je na několika místech speciální instrukce, která když se nevykoná v očekávané době/periodě), tak se resetuje procesor. Mnohé z těchto technik se používají i v pozemských aplikacích (zejména jaderných elektrárnách, rafinériích a podobných provozech, kde je velký důraz na spolehlivost).

Odpovědět

Superpočítač...

Petr Kuběna,2018-11-04 20:22:09

Nevím podle jaké definice berete "superpočítač", ale 32 jader do této kategorie patřilo tak před 20 roky. Ve videu mluví o "něco přes 1 TOPS". Pro srovnání postarší čtyřjádrová i7-7700K má cca 150 GOPS. Dnes se běžně prodávají 32-jádrové procesory do desktopu a to v cenové kategorii, kdy si je může dovolit skoro každý (do 80k včetně zbytku počítače) a 1U servery pořídíte v podobné konfiguraci za cca 150k.
Možná zajímavější by bylo ponořit se ani ne tak do výkonu, jako spíše do úprav, které pro práci na oběžné dráze na něm museli provést.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace