Wat gebeurt er als een gerobotiseerde ruimtesonde miljoenen kilometers van de dichtstbijzijnde ruimtevaarttechnicus afbreekt? Als er een softwarefout is, kunnen technici het probleem soms oplossen door nieuwe opdrachten te uploaden, maar wat als de computerhardware faalt? Als de hardware iets kritisch bestuurt, zoals de stuwraketten of het communicatiesysteem, kan er niet veel missiecontrole doen; de missie kan verloren gaan. Soms kunnen mislukte satellieten uit de ruimte worden hersteld, maar omdat er geen interplanetaire sleepdienst is voor missies naar Mars. Kan er iets worden gedaan voor beschadigde computersystemen ver van huis? Het antwoord zou kunnen liggen in een project met de naam "Scalable Self-Configurable Architecture for Reusable Space Systems". Maar maak je geen zorgen, machines worden niet zelfbewust, ze leren gewoon hoe ze zichzelf kunnen repareren ...
Wanneer ruimtevaartuigen op weg naar hun bestemming defect raken, kunnen er vaak niet veel missiecontrollers zijn. Natuurlijk, als ze binnen ons bereik zijn (d.w.z. satellieten in een baan om de aarde), bestaat de mogelijkheid dat ze kunnen worden opgepikt door bemanningen van de Space Shuttle of in een baan om de aarde worden vastgezet. In 1984 werden bijvoorbeeld twee defecte satellieten opgepikt door Discovery op de STS-51A-missie (hierboven afgebeeld). Beide communicatiesatellieten hadden defecte motoren en konden hun banen niet handhaven. In 1993 voerde Space Shuttle Endeavour (STS-61) een orbitale spiegelwisseling uit op de Hubble-ruimtetelescoop. (Natuurlijk is er altijd de optie dat geheime spionagesatellieten ook kunnen worden neergeschoten.)
Hoewel beide bovenstaande voorbeelden van herstel- / reparatiemissies hoogstwaarschijnlijk mechanisch falen, had hetzelfde kunnen worden gedaan als hun boordcomputersystemen faalden (als het de kosten van een dure bemande reparatiemissie waard was). Maar wat als een van de robotmissies buiten de baan om de aarde een frustrerende hardwarestoring zou ondergaan? Het hoeft ook geen grote fout te zijn (als het op aarde gebeurde, zou het probleem waarschijnlijk snel kunnen worden verholpen), maar in de ruimte zonder aanwezige ingenieur zou deze kleine fout de ondergang van de missie kunnen betekenen.
Dus wat is het antwoord? Bouw een computer die zichzelf kan repareren. Het klinkt misschien als de Terminator 2 verhaallijn, maar onderzoekers van de Universiteit van Arizona onderzoeken deze mogelijkheid. NASA financiert het werk en het Jet Propulsion Laboratory neemt ze serieus.
Ali Akoglu (universitair docent computertechniek) en zijn team ontwikkelen een hybride hardware- / softwaresysteem dat door computers kan worden gebruikt om zichzelf te genezen. De onderzoekers gebruiken Field Programmable Gate Arrays (FPGA's) om zelfherstellende processen op chipniveau te creëren.
FPGA's gebruiken een combinatie van hardware en software. Omdat sommige hardwarefuncties op chipniveau worden uitgevoerd, fungeert de software als FPGA "firmware". Firmware is een veelgebruikte computerterm waarbij specifieke softwarecommando's zijn ingebed in een hardwareapparaat. Hoewel de microprocessor firmware verwerkt zoals elk normaal stuk software, is deze specifieke opdracht specifiek voor die processor. In dit opzicht bootst firmware hardwareprocessen na. Dit is waar het onderzoek van Akoglu binnenkomt.
De onderzoekers bevinden zich in de tweede fase van het project genaamd Scalable Self-Configurable Architecture for Reusable Space Systems (SCARS) en hebben vijf draadloze netwerkeenheden opgezet die gemakkelijk vijf samenwerkende rovers op Mars kunnen vertegenwoordigen. Als er een hardwarestoring optreedt, behandelen de genetwerkte 'buddies' het probleem op twee niveaus. Ten eerste probeert de onrustige eenheid de storing op knooppuntniveau te repareren. Door de firmware opnieuw te configureren, configureert het apparaat het circuit effectief opnieuw, waarbij de fout wordt omzeild. Als dit niet lukt, voeren de vrienden van de eenheid een back-up uit, waarbij ze zichzelf herprogrammeren om zowel de kapotte als de eigen operaties uit te voeren. In het eerste geval wordt unit-level intelligence gebruikt, maar mocht dit niet lukken, dan wordt network-level intelligence gebruikt. Alle operaties worden automatisch uitgevoerd, er is geen menselijke tussenkomst
Dit is een boeiend onderzoek met verstrekkende voordelen. Als computers zichzelf op lange afstand zouden kunnen genezen, zouden miljoenen dollars worden bespaard. Ook kan de levensduur van ruimtemissies worden verlengd. Dit onderzoek zou ook waardevol zijn voor toekomstige bemande missies. Hoewel de meeste computerproblemen kunnen worden opgelost door astronauten, zullen er kritieke systeemstoringen optreden; het gebruik van een systeem zoals SCARS kan levensreddende back-ups maken terwijl de oorzaak van het probleem wordt gevonden.
Bron: UA News
