Всем чересчур знакомы случаи, когда компоненты космических аппаратов отказывали, из-за чего отменялись или сокращались дорогостоящие (и, что еще более важно — интересные) миссии и проекты. В будущем это будет происходить намного реже — благодаря электронным системам, способным ремонтироваться самостоятельно.
Лечение электроники: Самолечащиеся автоматы

Действительно, в космосе в отсутствие человека даже самая мелкая авария или поломка способна погубить усилия многих лет. Разве что поможет работа группы Али Акоглу (Ali Akoglu) из Университета Аризоны, которая занимается разработкой программно-аппаратной системы, способной научить космические аппараты чинить себя самим.

Интересно, что при этом инженеры не намерены усложнять и утяжелять дальние зонды дополнительными электронными системами, которые летели бы с ними «на всякий пожарный случай». Основная их идея состоит в использовании архитектуры программируемой вентильной матрицы (FPGA), в которой отдельные физические модули могут программироваться и соединяются также программируемыми связями. Все это позволяет собрать очень и очень гибкую систему и использовать программное обеспечение («софта») для того, чтобы в некотором роде подменить им вышедшее из строя «железо».

Сам Али Акоглу так разъясняет их подход: «В схемотехнике существуют системы общего назначения, наподобие настольного компьютера, которые способны решать самые разные задачи. К сожалению, даже 3-гигагерцовые и двухъядерные процессоры не делают их даже близко сравнимыми по скорости со специализированными системами, решающими узкий набор задач, но зато — на аппаратном уровне». Хороший пример тому — компьютер, обыгрывающий в шахматы мировых чемпионов. «В этом случае, — добавляет Акоглу, — вы получаете очень быструю систему, но совершенно негибкую». То, что решили выбрать разработчики на этот раз — нечто среднее.

Работа началась еще в 2006 г., когда Акоглу дал такое задание своим студентам. Предложенные ими, что называется, «на кончике пера» проекта привлекли интерес со стороны NASA, которое выделило деньги на дальнейшую реализацию проекта, получившего название SCARS (Scalable Self-Configurable Architecture for Reusable Space Systems — «Масштабируемая самонастраивающаяся архитектура для многоразовых космических систем»).

В настоящий момент они заняты тестированием пяти отдельных программируемых модулей, связанных по беспроводному соединению. Каждый из таких модулей представляет собой отдельный космический аппарат — к примеру, 5 зондов, работающих на Марсе. «Если мы обнаруживаем нарушение, — рассказывает Акоглу, — мы пытаемся исправить его одним из двух способов. Во‑первых, модуль пытается починиться самостоятельно, перепрограммируя свои компоненты. Если это не срабатывает, идет оповещение других связанных с ним аппаратов, которые пытаются взять на себя его функции». Они переконфигурируют себя сами так, чтобы выполнять некоторые критически важные задачи своего поломавшегося собрата. И все это происходит без какого-либо вмешательства со стороны человека.

У систем на базе FPGA-архитектуры есть и еще один плюс. Поскольку они взаимозаменяемы, то способны выполнять некоторые задачи одновременно — и моментально. Чем больше отдельных модулей в этой «сети», тем быстрее они смогут проводить сложные специфические расчеты.

Напомним, что параллельно этой работе инженеры пытаются применить и более традиционный подход, создавая для той же цели специализированных роботов-ремонтников: «Техобслуживание на орбите» и даже успешно тестируют их (правда, пока на простейших случаях): «Нечеловеческий космос».

По публикации PhysOrg.Com