宇宙対応のフライトシャーシ内のEAFTCコンピュータ。画像クレジット：NASA /ハニーウェル。拡大するにはクリックしてください
残念ながら、宇宙に浸透する放射線はそのような不具合を引き起こす可能性があります。宇宙線などの高速粒子がコンピューターチップの微細回路に衝突すると、チップにエラーが発生する可能性があります。これらのエラーが宇宙船を間違った方向に飛ばしたり、生命維持システムを妨害したりした場合、それは悪いニュースになる可能性があります。
安全を確保するために、ほとんどの宇宙ミッションは放射線耐性のあるコンピューターチップを使用しています。 「耐放射線」チップは、多くの点で通常のチップとは異なります。たとえば、オンとオフを切り替えるのにより多くのエネルギーを必要とする追加のトランジスタが含まれています。宇宙線はそれらを簡単に誘発することはできません。耐放射線チップは、通常のチップが「グリッチ」する可能性がある場合でも正確な計算を続けます。
NASAは、これらの超耐久性チップにほぼ独占的に依存して、コンピュータを宇宙で使えるようにします。しかし、これらのカスタムメイドのチップにはいくつかの欠点があります。それらは高価で、電力を大量に消費し、速度が遅い—最新のコンシューマーデスクトップPCの同等のCPUの10倍も遅いです。
NASAが人々を月と火星に送り返すことで–宇宙探査のビジョンをご覧ください–ミッションプランナーは宇宙船により多くのコンピューティング馬力を与えることを望んでいます。
より多くの計算能力を搭載することで、宇宙船は最も限られたリソースの1つである帯域幅を節約できます。データを地球に送り返すために利用できる帯域幅は、多くの場合、ボトルネックになり、伝送速度は古いダイヤルアップモデムよりもさらに遅くなります。宇宙船のセンサーによって収集された一連の生データが機内で「クランチ」される可能性がある場合、科学者は結果だけをビームバックして、帯域幅を大幅に削減できます。
月面または火星の表面では、探査家は高速コンピュータを使用してデータを収集した直後に分析し、科学的関心の高い領域をすばやく特定し、おそらく一時的な機会が過ぎる前により多くのデータを収集できます。ローバーも、最新のCPUの追加のインテリジェンスから恩恵を受けるでしょう。
民生用PCと同じ安価で強力なPentiumおよびPowerPCチップを使用すると、非常に役立ちますが、そのためには、放射線によるエラーの問題を解決する必要があります。
これが、環境適応型フォールトトレラントコンピューティング（EAFTC）と呼ばれるNASAプロジェクトの出番です。プロジェクトに取り組んでいる研究者は、宇宙ミッションでコンシューマーCPUを使用する方法を実験しています。彼らは特に、「単一イベントの不調」に関心があります。これは、放射状の単一粒子がチップにバレルすることによって引き起こされる最も一般的な種類のグリッチです。
チームメンバーのRaphael JPLの一部は次のように説明しています。「空間内でより高速なコンシューマーCPUを使用する1つの方法は、必要なCPUの3倍にするだけです。 CPUの1つが放射線に起因するエラーを起こした場合でも、他の2つは同意するため、投票に勝ち、正しい結果が得られます。」
これは機能しますが、多くの場合、やり過ぎであり、重要ではない計算をトリプルチェックするために貴重な電力と計算能力を浪費します。
「これをより賢く、より効率的に行うために、計算の重要性を評価するソフトウェアを開発しています」とSome氏は続けます。 「ナビゲーションのように非常に重要な場合、3つのCPUすべてが投票する必要があります。岩の化学組成を測定する場合など、それほど重要でない場合は、1つまたは2つのCPUのみが関与する可能性があります。」
これは、EAFTCが1つのパッケージにまとめる数十のエラー修正手法の1つにすぎません。その結果、効率が大幅に向上します。EAFTCソフトウェアがなければ、コンシューマーCPUをベースとするコンピューターは、放射線によるエラーから保護するために100〜200％の冗長性を必要とします。 （100％の冗長性は2 CPUを意味し、200％は3 CPUを意味します。）EAFTCを使用すると、15〜20％の冗長性だけで同じ程度の保護が必要になります。節約されたすべてのCPU時間は、代わりに生産的に使用できます。
「EAFTCはrad-hard CPUを置き換えるつもりはありません」と警告する人もいます。 「生命維持などのいくつかのタスクは非常に重要であり、それらを実行するために常に放射線硬化チップが必要です。」しかし、やがてEAFTCアルゴリズムは、それらのチップからデータ処理の負荷の一部を取り、非常に大きなコンピューター能力を将来のミッションで利用できるようにする可能性があります。
EAFTCの最初のテストは、Space Technology 8（ST-8）と呼ばれる衛星に搭載されます。 NASAの新しいミレニアムプログラムの一部であるST-8は、EAFTCなどの新しい実験的な宇宙技術を飛行試験し、将来のミッションでそれらをより高い信頼度で使用できるようにします。
2009年の打ち上げを予定している衛星は、楕円軌道のそれぞれでファンアレンの放射帯をすくい取り、深宇宙と同様のこの高放射環境でEAFTCをテストします。
すべてが順調に進んでいる場合、ソーラーシステム全体を探索する宇宙探査機は、すぐにデスクトップPCにあるものとまったく同じチップを使用している可能性があります。
元のソース：NASAニュースリリース
