HPE Spaceborne Computer 4 برای پرتاب هوش مصنوعی مستقیما با مریخ نورد FLIP Astrolab به ماه

دیتاسنترهای فضایی را فراموش کنید. پیش از پایان سال، شرکت Hewlett Packard (HPE) هوش مصنوعی را در ماه اجرا خواهد کرد.

این هم فانتزی غم انگیز برخی مدیران نیست. HPE سال هاست که در حال ساخت پلت فرم های محاسباتی مداری برای ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) است. اکنون، نسل چهارم رایانه فضایی خود را با کاوشگر ماه نورد Flex Lunar Innovation Platform (FLIP) Astrolab به ماه می فرستد.

بخشی از برنامه خدمات باربری ماه تجاری ناسا (CLPS)، این مریخ نورد قرار است اواخر امسال توسط فرودگر Griffin-1 توسط Voyager Technologies در نزدیکی قطب جنوبی ماه مستقر شود.

با فرض فرود ایمن روی سطح، FLIP به عنوان یک بستر آزمایشی برای طیف وسیعی از فناوری‌های نوظهور از جمله آخرین پلت فرم محاسباتی HPE عمل خواهد کرد.

به طور خاص، Spaceborne Computer 4 که برای اختصار آن را SBC4 می نامیم، تعدادی آزمایش مبتنی بر هوش مصنوعی و HPC را در طول ماموریت طولانی مدت مریخ نورد در قطب ماه انجام خواهد داد.

آنچه تاکنون در مورد SBC4 می دانیم

سیلیکون واقعی که SBC4 را تامین می کند هنوز کمی رمز و راز است. به ما گفته شده که دلیل پنهان کاری تا حد زیادی به ماهیت پرخطر ماموریت مربوط می شود. اگر سخت‌افزار از کار بیفتد، شریک محاسباتی HPE نمی‌خواهد نامش با آن گره بخورد.

ما فکر می‌کنیم جز برای شکوه، جرات نداریم، اگرچه Kioxia چندان نگران به نظر نمی‌رسد.

چیزی که ما می دانیم این است که به یک واحد پردازش مرکزی کم مصرف، یک پردازنده گرافیکی مجهز شده است و به یک جفت SSD آینه ای Kioxia با ظرفیت کل 1 ترابایت مجهز خواهد بود. گفته می‌شود، در حالی که این کامپیوتر در میان قوی‌ترین رایانه‌های روی ماه خواهد بود، هنوز یک سیستم بسیار کوچک است. مریخ نورد فلیپ قدرت یا بودجه حرارتی نامحدودی ندارد. رادیاتورهای مریخ نورد فقط می توانند گرمای زیادی را دفع کنند.

اندازه آن حدود 5x10 اینچ و ضخامت حدود یک اینچ است، در حالی که سیستم بخصوص بزرگی نیست، هنوز به اندازه کافی بزرگ است که بتواند هر تعداد پلت فرم محاسباتی موجود را در خود جای دهد. همانطور که می دانیم، این گوشی می تواند از GB10 انویدیا، هوش مصنوعی Xilinx Versal AMD یا یک گوشی هوشمند قدیمی پشتیبانی کند. تا زمانی که موضوع روشن نشود، نمی‌دانیم.

معمایی کمتر این است که SBC4 چه چیزی و کجا اجرا می شود. ناسا قصد دارد مجموعه‌ای از تست‌های تنظیم‌شده LLM را روی این سیستم اجرا کند، از جمله سیستم نسل افزوده بازیابی (RAG) برای کمک به جستجو و تفسیر اسناد داخل هواپیما. علاوه بر این، این سیستم وظیفه اجرای الگوریتم های یادگیری ماشینی را در برابر داده های دوربین و LiDAR خواهد داشت.

با این حال، بدون دانستن اینکه این LLM ها چقدر بزرگ هستند، استنباط ماهیت سخت افزار زیربنایی دشوار است. به ما گفته شده است که پس از راه اندازی و راه اندازی، منتظر جزئیات بیشتری در مورد تراشه های تغذیه کننده SBC4 باشیم.

در کنار هوش مصنوعی، SBC4 چندین معیار محاسباتی با کارایی بالا (HPC) را نیز اجرا خواهد کرد که برای فشار دادن سیستم به محدودیت‌های خود طراحی شده‌اند. این معیارها شامل Linpack با کارایی بالا (HPL) و گرادیان مزدوج با کارایی بالا (HPCG) است، که به این معنی است که HPE و Astrolab به زودی امتیاز اولین ارسال Top500 از یک جرم آسمانی را خواهند داشت.

نه تنها سیستم‌های HPE برخی از سریع‌ترین ابررایانه‌های روی زمین را نیرو می‌دهند، بلکه به زودی می‌توانند جایگاه شماره یک ماه را حفظ کنند - نه اینکه این میله به خصوص بالا باشد.

فراتر از لاف زدن، حجم کاری مانند HPL می تواند مزایای دیگری مانند کمک به جلوگیری از یخ زدگی مریخ نورد در طول چرخه های شبانه تقریبا 14 روزه داشته باشد که مریخ نورد به طور مکرر در طول ماموریت خود تحمل می کند.

سخت شدن SBC4 برای ماه

مریخ نورد و در نتیجه SBC4 باید با تنش‌های ارتعاشی شدید در حین پرتاب و فرود، نوسانات دمایی وحشی، بدون اشاره به پرتوهای کیهانی و تشعشعات خورشیدی مقابله کنند، زیرا ماه فاقد جو غلیظ و میدان مغناطیسی است که محاسبات زمینی را محافظت می‌کند.

اما، همانطور که به نظر می رسد، تشعشع ممکن است آنقدر که فکر می کنید مشکل بزرگی نباشد. به گفته فرناندز، SBC4 عمدتا از اجزای خارج از قفسه، از جمله درایوهای حالت جامد مونتاژ می شود.

پلت فرم محاسباتی از درایوهای استاندارد Kioxia BG6 M.2 استفاده می کند که خط اصلی حفاظت آن یک نرم افزار RAID 1 است.

مارک فرناندز، دانشمند ارشد فناوری فضایی و راه حل های HPE، توضیح داد: "این یک آینه بی صدا است. دستور بوت این است که این را امتحان کنید و اگر چیزی برای آن اتفاق افتاده است، به اینجا بروید." با تجربه نه ساله خود در ایستگاه فضایی با استفاده از درایوها، ما حتی آنها را متقاعد کرده ایم که نیازی به انجام کار خاصی برای فضا نداریم.

با این حال، همیشه این تفکر نبود. همانطور که در آن زمان گزارش دادیم، رایانه‌های اولیه Spaceborne از نرخ بالای خرابی SSD رنج می‌بردند. اما همانطور که معلوم شد، درایوهای مشابهی که به صورت زمینی مستقر شده بودند نیز وجود داشت. او توضیح داد که علت خرابی ها پرتوهای کیهانی یا ذرات پرانرژی خورشید نبودند، بلکه خازن های بد بودند. من از سال 2019 تا به حال هیچ مشکلی در SSD نداشته ام.

در حالی که لوازم الکترونیکی خارج از قفسه به طور شگفت انگیزی در برابر تشعشع مقاوم هستند - حداقل در پارامترهای ماموریت FLIP - HPE سرمایه گذاری زیادی روی افزونگی و بازیابی مبتنی بر نرم افزار انجام داده است.

فرناندز این را "سخت شدن سخت افزار در نرم افزار" می نامد. ایده این است که چرخه‌های CPU یدکی برای نظارت و مقایسه مستمر معیارهای سخت‌افزار در برابر جدول حالت استفاده می‌شوند. اگر پارامتری از آستانه تعیین شده فراتر رود، SBC4 برای محافظت از خود اقدام می کند.

او توضیح داد: "در سطح بالایی، من می گویم، دوست دارم با سرعت کامل در حال اجرا باشم. نمی توانم این کار را انجام دهم. با سرعت کمتری می دوم. اگر نتوانم این کار را انجام دهم، دوست دارم بوت شوم، اما هیچ چیزی را اجرا نکنم، و سپس شاید سرور بهبود یابد. و در بدترین حالت، من دوست دارم به جای اینکه نابود شوم، خاموش شوم."

در لبه لبه

FLIP در درجه اول به عنوان اثباتی بر وسیله نقلیه مفهومی در نظر گرفته شده است، به این معنی که این یک بستر آزمایشی برای فناوری هایی است که ممکن است در نهایت در مأموریت های دیگر راه خود را به ماه پیدا کنند.

گنجاندن SBC4 منعکس کننده واقعیت های عملیات در لبه دور مدار زمین است. تأخیر بین زمین و ماه به اندازه زمان ارتباط رفت و برگشت 44 دقیقه‌ای مریخ نیست، اما حتی 2.5 ثانیه نیز باعث می‌شود کنترل بی‌درنگ از هیوستون، یا در این مورد کنترل ماموریت Astrolab، که اتفاقا توسط پشته Greenlake Private Cloud HPE، در Hawthore، در کالیفرنیا، کنترل می‌شود.

مسائل پیچیده تر، پهنای باند ارائه شده توسط مریخ نورد است. هنگامی که آرتمیس 2 در اوایل سال جاری به دور ماه سفر کرد، فضانوردان به دلیل کمبود پهنای باند قادر به ارسال عکس‌های با وضوح بالا در زمان واقعی نبودند. تنها پس از اینکه ماموریت در راه بازگشت به زمین بود، توانستند یک لوله به اندازه کافی بزرگ برای انتقال تصاویر با وضوح کامل ایجاد کنند.

فرناندز گفت به همین دلیل، SBC4 طوری طراحی شده است که «در لبه لبه» کار کند.

با توجه به محدودیت‌های پهنای باند، پردازش داده‌ها و تله‌متری که توسط مجموعه‌ای از دوربین‌ها، لیدارها و حسگرهای محیطی مریخ‌نورد به صورت محلی جمع‌آوری می‌شود، بسیار آسان‌تر است.

جارت متیوز، مدیر عامل Astrolab گفت: "این مهم است که هر زمان ممکن است به جای همه داده های خام، بینش به زمین ارسال شود. بنابراین با داشتن قابلیت محاسبات لبه برای پردازش داده های خام به صورت محلی، در پهنای باند بازگشت به زمین صرفه جویی کنید."

متیوز تنها کسی نیست که این دیدگاه را به اشتراک می گذارد. در اوایل سال جاری، جنسن هوانگ، مدیرعامل انویدیا، چالش‌ها و فرصت‌های محاسبات فضایی را با تحلیلگران در جریان تماس درآمد سه‌ماهه اول شرکت توضیح داد.

او در آن زمان گفت: «مشکلات محاسباتی زیادی وجود دارد که واقعا می‌خواهند در فضا انجام شوند. یکی از بهترین موارد استفاده از پردازنده‌های گرافیکی در فضا، تصویربرداری است. برای اینکه بتوانیم تصویربرداری با وضوح بسیار بزرگ، بسیار بالا، مقیاس‌های بسیار بزرگ و بسیار سریع انجام دهیم، انجام این کار با ارسال پتابایت و پتابایت داده‌های تصویربرداری به اینجا روی زمین و انجام آن کار، آسان‌تر است فقط در فضا انجام شود.

اگرچه جاه طلبی های دیگران به مراتب بیشتر است. گوگل، آمازون و اسپیس ایکس همگی از مراکز داده مداری با انرژی خورشیدی به عنوان پاسخی به محدودیت‌های انرژی زمینی استفاده می‌کنند - ایلان ماسک از شما می‌خواهد باور کنید که او در نهایت مراکز داده در اعماق فضا را روی ماه می‌سازد و آنها را به دوردست‌های منظومه شمسی با استفاده از محرک‌های جرمی می‌فرستد.

با وجود این، مدیران و مدیران HPE، Astrolab، Kioxia و NASA بر این باورند که دیتاسنترهای فضایی هنوز در درازمدت قابل اجرا هستند.

تلنگر

کامپیوتر فضایی HPE 4 یکی از چندین محموله روی مریخ نورد فلیپ خواهد بود.

فلیپ بزرگترین مریخ نورد پرتاب شده توسط ایالات متحده از زمان کالسکه ماه سرنشین دار برنامه آپولو خواهد بود. و به هیچ وجه کوچک نیست. این مریخ نورد که توسط Astrolab طراحی شده است در حالی که طول آن تقریبا 7 فوت (2.13 متر) و وزن آن حدود نیم تن است، با دوربین ها، حسگرها و حتی یک پروژکتور که در نهایت به جای LCD در مأموریت های سرنشین دار آینده به سطح ماه استفاده می شود، بسته بندی شده است.

برای اهداف FLIP، بیشتر برای نمایش آرم های شرکا بر روی سطح ماه به عنوان یک ترفند تبلیغاتی برای روشن نگه داشتن چراغ ها در تاسیسات Astrolab در هاثورن در حالی که روی مریخ نورد FLEX خود کار می کند، که متیوز آن را نوعی تراکتور F150 یا کاترپیلار برای کاترپیلار توصیف می کند، استفاده می شود.

فراتر از تجهیزات علمی، پنل های خورشیدی و رادیاتورها، مسلما برجسته ترین ویژگی FLIP چرخ های نامتناسب آن است. این چرخ‌ها که توسط Venturi Space ساخته شده‌اند، همراه با بسته باتری مریخ نورد، به گونه‌ای طراحی شده‌اند که مانند تایرهای بادی، بدون هوا یا لاستیک عمل کنند. اندازه آنها نیز عمدی است. همان چرخ هایی که در FLIP یافت می شوند برای استفاده در مریخ نورد CLV-1 ناسا در نظر گرفته شده اند که قرار است در سال 2028 پرتاب شود.

درست مانند FLIP که HPE را به عنوان یک میدان آزمایشی برای آزمایش پلت فرم محاسباتی ماه خود ارائه می دهد، مریخ نورد نیز همین کار را برای چرخ های Venturi انجام می دهد.

Spaceborne Computer 4 و FLIP قرار است اواخر امسال با موشک فالکون هوی اسپیس ایکس پرتاب شوند و با فرودگر Griffin-1 شرکت Astrobotic به قطب جنوب ماه پرواز خواهند کرد.

گریفین به عنوان یک فرودگر کلاس متوسط ​​با ابعاد تقریبا 15 فوت در اطراف و 6.5 فوت قد طبقه بندی می شود (این حدود 4.5 و 2 متر برای کسانی است که در کشوری زندگی می کنند که به اندازه کافی متمدن است که از متریک خارج از علوم استفاده کند).

فرودگر مجهز به هفت موتور اصلی است که مسئول همه چیز از تزریق از طریق ماه، تصحیح مسیر، قرار دادن مدار ماه، و فرود با موتور به سطح هستند. در همین حال، چهار دسته از رانشگرهای کنترل نگرش (امیدواریم) مسیر درست را به سمت بالا نگه می دارند.

انتظار می رود FLIP قبل از پایان سال در نزدیکی منطقه Mons Mouton در امتداد لبه قطب جنوب فرود آید. ®