Многие из вас вчера смотрели запуск ракеты SpaceX CRS-12 компании Илона Маска, которая отправила на МКС космический корабль Dragon. Мы смотрели его с особенным трепетом, ведь на его борту суперкомпьютер Spaceborne, созданный HPE.

Этот суперкомпьютер – часть совместного эксперимента NASA и HPE, в рамках которого пройдут первые в истории испытания коммерчески доступной высокопроизводительной системы в космосе. Цель системы – функционировать без перебоев в непростых условиях в течение года, то есть, немного дольше, чем займет полет на Марс. Под катом больше подробностей о том, что мы запустили в космос.

Чем уникален Spaceborne?

Чтобы создать высокопроизводительную систему, способную на продолжительные периоды непрерывной работы, необходимо повысить устойчивость технологий перед внешними факторами. Компьютер Spaceborne, созданный в рамках текущей миссии, основывается на системах класса HPE Apollo 40 c высокоскоростной коммутационной сетью, и работает на Linux. Хотя аппаратные компоненты системы не модифицировались, компания спроектировала уникальный контейнер с водяным охлаждением, а также разработала специальное системное ПО с учетом ограничений внешней среды и повышенных требований к надежности вычислений.

По стандартной практике, чтобы NASA одобрило оборудование к использованию в космосе, его делают физически более устойчивым. Угроз в космосе достаточно: радиация, солнечные вспышки, субатомные частицы, микрометеориты, нестабильность электроснабжения и охлаждения. Физическое укрепление требует времени и средств, а также добавляет веса. К моменту запуска компьютеры успевают устареть на несколько поколений, к тому же отправляются в космос после нескольких лет использования.

Вместо этого инженеры HPE пошли путем защиты с помощью системного ПО, которое будет управлять отладкой систем компьютера в режиме реального времени, а также сглаживать последствия ошибок, вызванных внешними условиями. Даже без дополнительного укрепления система успешно прошла 146 сертификаций и испытаний на безопасность, чтобы NASA допустило ее к использованию в космосе.

«При этом космонавты не будут сисадминами», говорит доктор Энг Лим Го, Главный технический директор HPE SGI и один из руководителей эксперимента. Spaceborne Computer размещается в контейнере, которые обеспечит ему практически автономное функционирование. Он закрепляется стандартными креплениями NASA, подключается при помощи стандартных Ethernet-кабелей и 110-вольтовых блоков питания. Система будет использовать солнечную энергию для электропитания. Поскольку контейнер по сути является одним закрытым модулем, исследователям не придется просить космонавтов настраивать серверы.

Зачем в космосе суперкомпьютер?

Многие вычисления, необходимые для исследовательских проектов в космосе, все еще происходят на Земле ввиду ограниченности вычислительных ресурсов на орбите. Передача данных происходит с задержкой, и если для проектов в низкой околоземной орбите она не так критична, то с отдалением от Земли и приближением к Марсу она будет становиться все больше. Данным понадобится около 20 минут, чтобы достичь Земли, и еще столько же времени уйдет, чтобы космонавты получили ответ. Это сделает исследования на поверхности планеты сложными и потенциально небезопасными.

Высадка на Луну 50 лет назад была под угрозой из-за компьютерной ошибки, возникшей за 8 минут до посадки. Бортовому компьютеру просто не хватило вычислительных мощностей, чтобы обработать все входящие данные. Конечно, современные смартфоны, да и, впрочем, калькуляторы или стиральные машины, уже обладают значительно более мощными вычислительными ресурсами, чем те, которыми располагало NASA в 1960-х. Однако и потребности значительно выросли.



Стратегия NASA по полету на Марс предусматривает, что космонавты должны полагаться в первую очередь на себя. Исключительно важно, чтобы компьютеры могли справляться с неожиданными вводными данными и продолжать просчеты без передачи их на Землю. Для этого понадобится комплексный анализ данных, который будет охватывать все доступные источники и делать выводы в режиме реального времени, откуда бы они не поступали: от камер, сенсоров, навигационных систем или базы со всеми погодными данными, когда-либо собранными на Марсе.

Данные будут поступать из разнообразных источников. Сенсоры в носимых устройствах будут постоянно собирать и обрабатывать биометрическую информацию, чтобы отследить малейшие колебания пульса и других показателей. Камеры могут анализировать выражения лиц астронавтов, чтобы отслеживать агрессию или уровень стресса. Навигационные данные будут поступать в бортовой компьютер, которому нужно будет постоянно адаптировать курс, и кроме того отслеживать состояние оборудования и необходимость ремонта. Мощные вычислительные ресурсы будут критично важными не только для автоматизации рутинных заданий, создания симуляций и работы с искусственным интеллектом, но и для предотвращения катастроф.

Что дальше?

После того, как мы увидим, как себя покажет в космосе Spaceborne Computer, на следующих фазах эксперимента на МКС отправятся другие вычислительные системы, например, Memory-Driven Computing (вычисления, ориентированные на память, подробнее в нашей статье). Польза Memory-Driven Computing для проектов в космосе и миссии на Марс – в способности обрабатывать данные быстрее, чем самые мощные современные суперкомпьютеры. «Мы создаем архитектуру, которая будет очень гибкой», говорит Кирк Брезникер, главный архитектор Hewlett Packard Labs. “Какие бы новые задачи ни поступали, на них будут вычислительные мощности и достаточно памяти, чтобы не только хранить данные с каждого сенсора, но и загружать данные с предыдущих миссий”.

Дополнительные ресурсы и новости по высокопроизводительным вычислениям:

1. Обзор суперкомпьютерного портфеля HPE: запись с конференции HPE Digitize в Москве
2. Новости высокопроизводительных вычислений: новые системы и наши суперкомпьютеры в Топ500 и Green500

https://habrahabr.ru/post/335656/