S’attaquer au rayonnement cosmique dans l’informatique spatiale de nouvelle génération – USC Viterbi | École d’ingénieurs

Crédit photo : Roman Budnyi

Un rover fonce vers la surface de Mars et il doit déclencher des moteurs assistés par fusée pour le ralentir, stat ! Le problème est que si quelque chose ne va pas entre l’atmosphère de Mars et sa surface, il n’y a pas le temps d’envoyer un message à la Terre, de réinitialiser le processeur, de passer par des diagnostics, etc. Si le rover pouvait effectuer des calculs substantiels d’intelligence artificielle locale, il pourrait se sauver, mais ce niveau de puissance de calcul n’est actuellement pas disponible dans l’espace.

Des scénarios comme celui-ci expliquent pourquoi la prochaine génération d’ordinateurs de vol spatial aura beaucoup plus de puissance de calcul. En fait, Nasa développe des processeurs qui auront 100 fois la capacité de calcul actuelle. Et les chercheurs de Institut des sciences de l’information de l’USC (ISI), un centre de recherche du École d’ingénieurs de Viterbidéveloppent une manière innovante de protéger ces futurs processeurs des effets de l’espace.

Rayonnement cosmique

Lorsque vous mettez quelque chose dans l’espace, il est bombardé de protons à haute énergie et d’effets cosmiques qui perturbent l’appareil. Cela peut faire passer les bits de zéro à un et de un à zéro, a déclaré JP Waltersdirecteur de recherche chez ISI. Les choses vont planter, s’additionner à la mauvaise valeur ou la machine va simplement s’arrêter.

Pour que les systèmes informatiques soient fiables dans l’espace, ils doivent être très dur, ce qui signifie qu’ils ont été rendus résistants aux radiations. Et ils doivent aussi être tolérance de pannece qui signifie qu’ils sont capables de continuer à fonctionner en cas de défaillance d’un composant.

L’équipe ISI développe des logiciels qui fiabiliseront l’informatique spatiale du futur, en s’adaptant aux besoins des missions.

Flexible et adaptable

Le processeur spatial de prochaine génération sera un processeur multicœur. Les cœurs peuvent être utilisés pour le calcul, mais ils peuvent également être utilisés pour la tolérance aux pannes. Le logiciel ISI permettra aux utilisateurs de décider où consacrer les ressources.

Walters a expliqué, Le processeur aura une certaine tolérance aux radiations de base. Mais alors, comme il va sur différentes orbites, ou sur différentes planètes, toutes avec des environnements de rayonnement différents, vous aurez un peu le choix. Si je sais que je vais voler dans un environnement hautement radioactif, je veux commencer à consacrer certaines de ces ressources à la tolérance aux pannes.

Il a décrit les compromis qui accompagnent ces décisions : Voulez-vous construire un appareil aussi dur que possible ? Cela n’est pas gratuit et maintenant vous avez probablement des appareils plus lents. Walters a poursuivi, Ou peut-être s’agit-il d’une opération de descente et d’atterrissage d’entrée à la surface de Mars et vous souhaitez consacrer quatre cœurs uniquement pour effectuer le même calcul de manière redondante, c’est ce que notre bibliothèque de tolérance aux pannes va permettre.

Ce sont toutes des décisions qui ne peuvent pas être prises avec les systèmes de traitement informatiques spatiaux actuels.

Un avenir où les rovers martiens se sauvent

Avec ce niveau de puissance de calcul, rendu disponible et fiable grâce à la flexibilité des cœurs, le rover martien mentionné précédemment devrait pouvoir disposer de capacités bien au-delà de ce qui est actuellement disponible, et lancera ses fusées pour un atterrissage en toute sécurité. Mission accomplie!

Walters a déclaré à propos du projet : « C’est passionnant de développer une solution de tolérance aux pannes révolutionnaire qui aidera à façonner la prochaine génération de missions spatiales.

Publié le 5 juillet 2023

Dernière mise à jour le 5 juillet 2023