Компания Mercury Systems объявила о создании новых микрочипов памяти DDR4, рассчитанных на эксплуатацию в самых суровых условиях. Это могут быть пилотируемые и непилотируемые космические корабли, спутники различного назначения, в том числе военные, авиационная техника и пр.

Отмечается, что по мере развития космической отрасли растут требования к бортовым вычислительным комплексам. А это, в частности, порождает необходимость в модулях оперативной памяти высокой плотности. Именно такие изделия и анонсировала компания Mercury.

Источник изображения: Mercury Systems

Новые чипы DDR4-2666 имеют ёмкость 8 Гбайт. Решения устойчивы к радиации, а диапазон рабочих температур простирается от -55 до +125 °C. Размеры упаковки составляют 13 × 20 × ≤2,36 мм. Память проходит интенсивное тестирование, что гарантирует надёжность и долговечность. Чипы производятся на предприятии, которое имеет аккредитацию категории DMEA (Defense Microelectronics Activity), лаборатории Министерства обороны США.

Утверждается, что новые 8-Гбайт DDR4-модули Mercury обеспечивают экономию занимаемого пространства на 75 % по сравнению с альтернативными вариантами памяти. «Модули памяти Mercury предназначены для работы в самых сложных условиях и используются в критически важных системах в воздушной, наземной и морской сферах», — отметил вице-президент и генеральный директор Mercury. 

Smart Communications, подразделение филиппинской телекоммуникационной компании PLDT, и базирующаяся в Соединённых Штатах фирма Omnispace намерены продемонстрировать возможности 5G-сети на базе низкоорбитальных космических аппаратов (LEO). При этом завершённые стандарты и спецификации 3GPP в этой сфере пока отсутствуют.

Для спутниковой 5G-инфраструктуры рассматриваются различные варианты использования. Это, в частности, развёртывание мобильных сетей в удалённых и труднодоступных регионах, мониторинг погодных явлений и стихийных бедствий на базе Интернета вещей и различных сенсоров, сети передачи телематической информации и пр.

Источник изображения: pixabay.com

Omnispace занимается разработкой гибридной спутниковой сети связи. В апреле и мае компания запустила космические аппараты Spark-1 и Spark-2, на базе которых будет функционировать орбитальный сегмент первой в мире спутниковой 5G-сети. Эти аппараты смогут взаимодействовать с наземными сетями, используя диапазон 2 ГГц.

Ожидается, что инфраструктура Omnispace станет первой в мире спутниковой 5G-сетью, удовлетворяющей требованиям 3GPP. Она предоставит 5G-связь миллиардам потребителей по всему миру, позволив абонентам и устройствам обмениваться данными в режиме реального времени через единую бесшовную сеть.

OrbitsEdge, планирующая строительство микро-ЦОД в космическом пространстве, заключила долгосрочное соглашение о сотрудничестве с Vaya Space, занимающейся разработкой ракет-носителей для запуска малых спутников. Условия сделки пока не разглашаются.

OrbitsEdge уже сотрудничает с AWS, HPE, NVIDIA, Milky Way Economy и Red Hat над проектом создания спутниковой платформы, которая позволит размещать серверы на низкой околоземной орбите (LEO). Orbits Edge намерена организовать обработку значительных объёмов данных на орбите и наладить связь с другими спутниками сбора и обработки их данных без отправки на Землю. В будущем намечается создания целой группировки ЦОД — Astraeus на орбите.

Источник изображения: Orbits Edge

Спутниковая платформа OrbitsEdge SatFrame с питанием от солнечной энергии будет нести 5U-стойку для серверов с малой глубиной (18″), но в дальнейшем будет возможно размещение и 36″ решений. В SatFrame используется фирменная система охлаждения, а также защита от космического излучения. В 2019 году OrbitsEdge заключила соглашение с HPE об использовании решений серии Edgeline EL8000. Тестовый запуск планировалось осуществить ещё в конце 2021 года, но полёт так и не состоялся.

По словам представителя Vaya Space, это уже третье крупное соглашение, заключённое со спутниковыми операторами за последние месяцы. Известно, что Vaya уже заключила контракты с Alya Nanosatellites Constellation E.O и All2Space. Vaya Space, основанная ещё в 2017 году, до сих пор не запустила своей первой ракеты. Ближайший старт намечен на 2023 год. Уникальным решением компании является использование напечатанных на 3D-принтере топливных гранул.

Согласно опросу Ericsson представителей промышленности, уровень автоматизации производства продолжает расти ударными темпами. Если 10 лет назад в среднем он оценивался в 57 %, то сегодня — в 69 %, а ещё через десять лет этот показатель, вероятно, достигнет 79 %.

С января по сентябрь прошлого года компания провела онлайн-опрос более 8500 респондентов, включая 5433 сотрудника предприятий и 3214 лиц, принимающих решения и работающих на производствах в 22 странах, включая Китай, Индию, США, Тайвань, Сингапур, Германию и Южную Корею. Среди опрошенных порядка 70 % в ближайшую пятилетку намерены внедрить не менее пяти производственных IT-решений, а в течение десяти ближайших лет внедрение семи и более таких инструментов ожидается 74 % участников опроса.

Источник изображения: Lalit Kumar/unsplash.com

Три четверти из них уверены, что для такого инструментария очень важны беспроводные технологии связи вроде 5G или Wi-Fi 6, а 80 % уже внедрили решения на базе 5G-сетей или намерены сделать это в ближайшие пять лет. При этом более половины опрошенных сотрудников предприятий считают, что к 2030 году для работы на существующих сегодня позициях потребуется даже больше людей, чем сейчас, тогда как 20 % считают, что количество необходимых специалистов должно уменьшиться.

Более половины опрошенных верят в повсеместное использование к 2030 году модели «производства как сервиса» (MaaS), которая отличается от контрактного производства расширенным использованием информационных технологий, в том числе контролем выполнения задач в режиме реального времени. В будущем вероятно широкое применение технологий быстровозводимого сверхлокального производства, позволяющего управлять промышленными линиями буквально с помощью смартфонов. Также многие опрошенные допускают применение 3D-печати и родственных технологий.

Облачная платформа Amazon Web Services (AWS) объявила о партнёрстве с американским стартапом в области космического туризма Axiom Space, в рамках которого компании совместно занимаются разработкой более эффективных способов анализа данных миссий с помощью edge-системы AWS Snowcone. Она была протестирована во время Ax-1, одной из первых частных космических миссий на МКС, которая включает сразу 25 различных исследований, в результате чего каждый день генерируются терабайты данных.

Пропускная способность каналов связи на МКС довольно слабая из-за ограниченной инфраструктуры, что затрудняет отправку данных и изображений на Землю для обработки. Пока это вызывает лишь незначительные неудобства при движении МКС по орбите, но в дальнейшем станет серьёзной проблемой, когда космические экспедиции будут отправляться на более значительные расстояния, например, к Марсу. Тогда будут наблюдаться более длительные задержки с передачей и обработкой информации из-за огромных расстояний и большого объёма данных.

Изображения: AWS

AWS объявила на конференции Amazon re:MARS 2022 об успешном тестировании связи с модулем Snowcone на МКС и возможности обработки информации в космосе. Это первый случай, когда AWS удалённо управляет периферийным устройством обработки и хранения данных общего назначения на МКС, причём с несколькими уровнями шифрования. В течение 7 месяцев AWS работала с Axiom и NASA, чтобы обеспечить безопасную отправку устройства на МКС. Устройство прошло целый ряд тестов, включая детальный тепловой анализ и ряд лабораторных испытаний, которые имитировали случайные вибрации ракеты во время запуска и космического корабля во время полёта.

Периферийные вычисления подразумевают работу достаточно мощных серверов в нестандартных условиях. Казалось бы, 400 километров — не такое уж большое расстояние. Но если это высота орбиты космической станции, то более «периферийное» место найти будет сложно. А ведь если человечество планирует и далее осваивать космос, оно неизбежно столкнётся и с проблемами, свойственными космическим ЦОД.

Первый космический суперкомпьютер, как его окрестили создатели из HPE, появился в 2017 году и успешно проработал на орбите 615 дней. Инженеры учли выявленные особенности работы такой системы на орбите и в прошлом году отправили на МКС Spaceborne-2 (SBC-2), который стал вдвое производительнее предшественника.

HPE Spaceborne-1

Хотя SBC-2 по земным меркам и невелик и состоит всего из двух вычислительных узлов (HPE Edgeline EL4000 и HPE ProLiant DL360 Gen10, совокупно чуть более 2 Тфлопс), это самая мощная компьютерная система, когда-либо работавшая в космосе. К тому же, это единственная космическая вычислительная система, оснащённая ИИ-ускорителем NVIDIA T4.

HPE Spaceborne-2 (Изображения: HPE)

Теперь же HPE сообщает, что эта машина меньше чем за год помогла в проведении 24 важных научных экспериментов. Всё благодаря достаточно высокой производительности. Одним из первых стал стал анализ генов — обработка данных непосредственно на орбите позволила снизить объём передаваемой информации с 1,8 Гбайт до 92 Кбайт. Но это далеко не единственный результат.

Так, ИИ-ускорители были задействованы для визуального анализа микроскопических повреждений скафандров, используемых для выхода в открытый космос. Они же помогли в обработке данных наблюдения за крупными погодными изменениями и природными катаклизмами. Также был проведён анализ поведения металлических частиц при 3D-печати в невесомости, проверена возможность работы 5G-сетей космических условиях, ускорены расчёты требуемых объёмов топлива для кораблей и т.д.

Ряд проблем ещё предстоит решить: в частности, в условиях повышенной космической радиации существенно быстрее выходят из строя SSD, что естественно для технологии, основанной на «ловушках заряда». По всей видимости, для дальнего космоса целесообразнее будет использовать накопители на базе иной энергонезависимой памяти. Впрочем, при освоении Луны или Марса полагаться на земные ЦОД тоже будет трудно, а значит, достаточно мощные вычислительные ресурсы придётся везти с собой.

Бытует мнение, что в космической отрасли используется всё самое лучшее, включая компьютерные компоненты. Это не совсем так: вы не встретите в космических аппаратах 18-ядерных Xeon и ускорителей Tesla. Во-первых, энергетические резервы за пределами Земли строго ограничены, и даже на МКС никто не будет тратить несколько киловатт на питание «космического суперкомпьютера». Во-вторых, практически вся электроника, работающая за пределами атмосферы, выпускается в специальном радиационно-стойком исполнении. Чаще всего за счёт техпроцессов «кремний на диэлектрике» (SOI) и «сапфировая подложка» (SOS), используется также биполярная логика вместо менее стойкой к внешним излучениям CMOS.

Мини-кластер в космическом исполнении. Охлаждение жидкостное

Мощными в космосе считаются такие решения, как BAE Systems серии RAD, особенно новая RAD5500 (от 1 до 4 ядер, 45-нм SOI, PowerPC, 64 бита). Четырёхъядерный вариант RAD5545 развивает производительность более 3,7 гигафлопс при потреблении около 20 ватт. Иными словами, вычислительные мощности в космосе тоже растут, но совсем иными темпами, нежели на Земле. Тому подтверждением служит недавно вступивший в строй на борту Международной космической станции компьютер HPE Spaceborne. Если на Земле мощность суперкомпьютеров измеряется десятками и сотнями петафлопс, то Spaceborne куда скромнее — судя по проведённым тестам, его вычислительная мощность достигает 1 терафлопса. Достигнута она путём сочетания современных процессоров Intel с ускорителями NVIDIA Tesla P100 (NVLink-версия).

Конфигурация каждого из узлов Spaceborne

Для космических систем это большое достижение, и не стоит иронизировать над этим показателем производительности. Интересно, что сама по себе система Spaceborne, доставленная на борт станции миссией SpaceX CRS-12, является своего рода экспериментом на тему «как чувствуют себя в космосе обычные компьютерные комплектующие». Это связка из двух серверов HPE Apollo 40 на базе Intel Xeon, объединённая сетью со скоростью 56 Гбит/с. 14 сентября на систему было подано питание (48 и 110 вольт), а недавно проведены первые тесты High Performance LINPACK.

Системы охлаждения и электропитания Spaceborne

Пока Spaceborne не будет использоваться для анализа научных данных или управления какими-либо системами станции. Его миссия — продемонстрировать то, насколько живучи обычные серверы в космосе. Результаты постоянных тестов будут сравниваться с аналогичной системой, оставшейся на Земле. Тем не менее, достижение первого терафлопса в космосе является своеобразным мировым рекордом. Это маленький шаг для супервычислений, но большой для всей космической индустрии, поскольку за Spaceborne явно последуют его более совершенные и мощные потомки.