Kosmiczny komputer rozwiązuje kosmiczne problemy!
Przetwarzanie danych na krawędzi w kosmosie ma szansę przybliżyć astronautów do Marsa i pozwoli na poprawę życia na Ziemi
Inżynierowie oprogramowania i naukowcy z różnych firm pracują wspólnie, aby umożliwić nowy poziom wymiany informacji miedzy orbitą a powierzchnią Ziemi. Jednym z takich projektów jest nowe partnerstwo, którego celem ma być właśnie usprawnienie komunikacji i umożliwienie przeprowadzania eksperymentów. W konsekwencji pozwolą one usprawnić podróże i działania astronautów w kosmosie, poprawiając jednocześnie życie ludzi na Ziemi.
Projekt jest oparty o nową platformę, obejmującą superkomputer wielkości małej kuchenki mikrofalowej, który jest podłączony do chmury w przestrzeni kosmicznej.
Dorastałam w czasach, kiedy w wieczornych wiadomościach pokazywano przestrzeń kosmiczną. Teraz znów mamy do czynienia z kolejnym wyścigiem kosmicznym, napędzanym przez nowoczesne technologie – mówi Christine Kretz, wiceprezes ds. programów i partnerstwa w Narodowym Laboratorium USA na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. „Nowe rakiety wielokrotnego użytku sprawiają, że eksploracja kosmosu staje się bardziej przystępna cenowo i otwiera się na większą liczbę zainteresowanych – dodaje – i to jest właśnie nowa przestrzeń. To burzy rywalizację i podziały
Organizacja, którą zarządza została skierowana przez NASA, za pośrednictwem Kongresu, do zarządzania Narodowym Laboratorium USA na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Jej zadaniem jest polowanie na „grupy specjalistów” – od uniwersytetów po startupy i gigantów technologicznych – które „zrobią najlepszy możliwy użytek z technologii dla tego statku kosmicznego, który stał się pływającym laboratorium okrążającym kulę ziemską”.
Usunięcie grawitacji z równania stało się przełomem dla naukowców badających wszystko, od silników spalinowych, przez systemy oczyszczania powietrza, po terapie antynowotworowe. W ciągu 21 lat obecności ludzi na stacji kosmicznej przeprowadzono ponad 3 000 eksperymentów przez ponad 4 000 naukowców z ponad 100 krajów.
Mając w zanadrzu setki kolejnych pomysłów, naukowcy potrzebują solidnej infrastruktury i sieci, aby móc prowadzić i udostępniać swoje eksperymenty. To właśnie ma zapewnić nowe partnerstwo pomiędzy Hewlett Packard Enterprise (HPE) i Microsoft, dzięki technologii edge computing i chmurze Azure.
Do tej pory dane badawcze zbierane ze stacji kosmicznej były przekazywane w małych paczkach z powodu konkurujących ze sobą priorytetów w środowisku mocno ograniczonej łączności. Zanim naukowcy otrzymali swoje dane, było już za późno, aby wprowadzić niezbędne poprawki do procesu zbierania informacji lub zareagować odpowiednio wcześnie na wszelkie niespodzianki, które mogły pojawić się w środowisku bez wpływu grawitacji.
Ograniczona łączność może również opóźniać przekazywanie krytycznych decyzji astronautom, którzy często muszą czekać, aż informacje dotrą do kontroli naziemnej i zostaną tam przeanalizowane, a następnie powrócą z kluczowymi wnioskami „z dołu”.
Cała ta sytuacja jest już wystarczająco trudna w przypadku stacji kosmicznej, która orbituje aż 250 mil nad Ziemią. Księżyc jest jednak prawie tysiąc razy dalej. A Mars w swojej najdalszej pozycji orbitalnej jest milion razy dalej. Tak więc misje w przestrzeni kosmicznej będą wymagały większej mocy obliczeniowej w zasięgu ręki astronautów i lepszego korytarza do wymiany informacji.
Druga odsłona – Spaceborne Computer-2, wysłany na ISS w lutym
Spaceborne Computer-2 jest wystarczająco potężny, aby wykonywać pracę polegającą na analizowaniu danych u źródła ich gromadzenia – właśnie w przestrzeni kosmicznej – w procesie zwanym przetwarzaniem danych na krawędzi sieci (edge computing). To tak jakby ludzka ręka normalnie wysyłała informacje do mózgu i musiała czekać na analizę i odpowiedź zanim dała sygnał do cofnięcia się od gorącego pieca, a potem nagle uzyskała zdolność do analizy temperatury tuż przy samym opuszku palca i podjęcia decyzji o natychmiastowym cofnięciu się od gorąca.
Na stacji kosmicznej znajdują się setki urządzeń. Niektóre z nich zbierają dane w sposób ciągły, a inne wymagają częstego przesyłania obrazów video. Zmniejszenie ilości danych, które muszą być przesyłane, uwolni przepustowość dla większej ilości eksperymentów naukowych.
Mimo to, bardziej skomplikowane obliczenia nadal muszą być wysyłane na Ziemię. Jeden z eksperymentów, które obecnie prowadzą partnerzy, dotyczy potrzeb opieki zdrowotnej dla astronautów biorących udział w dłuższych misjach kosmicznych. Wpływ długiego pobytu w przestrzeni kosmicznej na organizm ludzki nie jest do końca znany, dlatego szczególnie ważna jest technologia pozwalająca na częste monitorowanie zmian zachodzących w czasie.
Badacze byli do tej pory sfrustrowani, bo aby uzyskać dane ze stacji kosmicznej, musieli czekać czasem miesiące. Microsoft zaoferował pomoc jednemu z nich, a „kosmiczny komputer” przetworzył zestaw danych w sześć minut, skompresował go, a następnie pobrał plik, który był 20 000 razy mniejszy.
Spaceborne Computer-2 może przeszukiwać dane na pokładzie, podążając za kodem napisanym przez inżynierów, aby znaleźć zdarzenia lub anomalie, które wymagają dodatkowej kontroli – takie jak mutacje, w przypadku eksperymentu genomu – a następnie może wydzielić i wysłać tylko te bity w dół na Ziemię do chmury Azure, zamiast męczyć się z wysyłaniem miliardów informacji. Stamtąd naukowcy w dowolnym miejscu na świecie mogą korzystać z mocy chmury obliczeniowej, aby uruchomić swoje algorytmy do analizy i podejmowania decyzji, uzyskując dostęp do milionów komputerów działających równolegle i połączonych 165 000 milami światłowodów łączących centra danych Azure rozproszone w 65 regionach na całym świecie.
Nowatorskie wykorzystanie oprogramowania open-source, z kodem, który jest dostępny publicznie dla każdego programisty, aby mógł go rozwijać i dostosowywać, ułatwiło tworzenie programów, które mogą działać na stacji kosmicznej – mówi Glenn Musa, starszy inżynier oprogramowania w Azure Space. - A ponieważ Spaceborne Computer-2 ma połączenie w chmurze Azure z tymi samymi narzędziami i językami, co komputery na Ziemi, programiści „nie muszą już być specjalnymi inżynierami kosmicznymi lub naukowcami rakietowymi”, aby tworzyć aplikacje dla ISS, ale mogą to robić z umiejętnościami ucznia szkoły średniej w dziedzinie informatyki”.
Osoby pracujące obecnie nad eksploracją kosmosu urodziły się za późno na wyścig kosmiczny w ubiegłym wieku, ale jednocześnie za wcześnie, aby wyruszyć w kosmos we własnej rakiecie – mówi Musa. - Ale kiedy będziemy w stanie podłączyć urządzenia z kosmosu do komputerów, które mamy tutaj na Ziemi, otworzymy wielką piaskownicę technologiczną i wszyscy będziemy mogli brać udział w eksperymentach w kosmosie i rozwijać nowe technologie, które będziemy wykorzystywać w przyszłości”.
mw, mat. prasowe
