NASA的新型AI太空芯片有望让航天器实现自主思考

NASA的高性能航天计算项目致力于提升用于太空探索的航天器的计算能力。目前的任务依赖于较旧的处理器，因为它们足够坚固，能在太空的极端条件下生存。虽然这些芯片很可靠，但它们缺乏更先进任务所需的性能。 该机构表示，更新且能力强大得多的处理器对于未来的自主航天器、更快的星上科学分析以及在月球和火星任务期间支持宇航员至关重要。 “建立在以往太空处理器的基础之上，这种新的多核系统具有容错性、灵活性，且性能极高，”位于弗吉尼亚州汉普顿的NASA兰利研究中心“变革性发展”计划的项目要素经理Eugene Schwanbeck说。“NASA致力于推进航天计算是技术成就与合作的胜利。” **抗辐射加固处理器面临极限测试** 该项目的核心是一种新型抗辐射加固处理器，旨在提供高达当今航天计算机100倍的计算能力，同时能在太空的恶劣环境中生存。位于南加州的NASA喷气推进实验室（JPL）的工程师们正在进行广泛的测试，旨在模拟这些条件。 “我们正在对这些新芯片进行严苛测试，开展辐射、热和冲击测试，同时通过严格的功能测试活动评估其性能，”JPL高性能航天计算项目经理Jim Butler说。 为了获得航天资格，该处理器必须经受住可能损坏电子设备的强烈电磁辐射和剧烈的温度波动。来自太阳和深空的高能粒子也可能引发计算机错误，迫使航天器进入“安全模式”，暂时关闭非必要系统，直到工程师解决问题。 NASA还在测试该芯片如何应对行星着陆的挑战。 “为了模拟真实性能，我们正在使用来自NASA真实任务的高保真着陆场景，这些场景通常需要高功耗硬件来处理海量的着陆传感器数据，”Butler说。“对我们来说，致力于研发将助力NASA实现下一个巨大飞跃的硬件，是一个激动人心的时刻。” JPL的测试始于2月，预计将持续数月。早期结果非常令人鼓舞。据NASA称，该处理器运行符合预期，并显示其性能水平约为目前航天器中使用的抗辐射加固芯片的500倍。 该团队还通过发送一封标题为“Hello Universe”（你好，宇宙）的电子邮件，以一个象征性的时刻标志着测试的开始，此举参考了计算机编程早期使用的著名入门信息。

 

人工智能驱动的航天器与深空任务

该处理器由喷气推进实验室（JPL）与总部位于亚利桑那州钱德勒的Microchip Technology Inc.联合开发。该公司通过商业合作伙伴关系与NASA展开合作，并已向国防及商业航空航天合作伙伴分享了芯片样品。

预计该技术将在未来的自主航天器中发挥重要作用。借助星载人工智能，当通信延迟导致人工控制不可行时，航天器能够实时应对突发状况。该芯片还有助于深空任务更高效地处理、存储海量科学数据并将其传回地球。

NASA表示，该处理器最终也有望为载人登月和火星任务提供支持。

拥有强大算力的小型处理器

该设备被称为片上系统，意指它将计算机的核心组件整合到一个单一的紧凑单元中。该处理器包含中央处理单元（CPU）、计算卸载单元、先进网络系统、内存以及输入/输出接口。

由于体积小且能效高，SoC被广泛应用于智能手机和平板电脑中。然而，NASA的版本专为在深空环境中长期生存而设计，可能需要在无法维护或维修的情况下，在距离地球数百万（甚至数十亿）英里的地方运行。

一旦该处理器获得太空应用认证，NASA计划将其集成到多种任务中，包括地球轨道飞行器、行星漫游车、深空探测器以及载人栖息地。

该技术在地球上同样具有应用价值。Microchip计划对该处理器进行适配，以应用于航空和汽车制造等行业。

NASA与业界的合作

该项目由NASA兰利研究中心航天技术任务理事会的“变革性发展”（GCD）计划管理。GCD计划与由加州帕萨迪纳加州理工学院管理的喷气推进实验室（JPL），共同监督了从任务规划、行业研究到最终交付的整个开发过程。

NASA喷气推进实验室于2022年选定Microchip作为合作伙伴，该公司自行出资开展了该处理器的研发工作。