Компьютеры и Космонавтика

[zyxman]

Дело не в массовости/единичности, а именно в технологиях и алгоритмах.
На МКС/Шаттлах/роботах частенько встречаются софт и железо, разработанные в 60-70х годах(например, в одном из модулей МКС есть шина данных, стандарт на которую был окончательно утверджен в 1973 году). Для области, в которой за десять лет обновляется все, вплоть до фундамента, это колоссальный промежуток времени.

Вы не поняли. Дело в экономике - если в СССР/России практически все космические разработки были инновационными, то в США инновационные только некоторые проекты (Apollo, Shuttle), а все остальное использует хорошо зарекомендовавшие себя ранее наработки, созданные в 1970-х и ранее.

Немалую роль в таком положении вещей сыграло то, что черновые(и не очень) проекты современных космических девайсов были созданы еще в начале лохматых девяностых.

Нет. Это обычная экономия. Инновационный проект отличается очень существенным увеличением стоимости разработки, а этого стараются избежать, если есть возможность.
Второй нюанс на форуме уже озвучивался как "не мешайте машине лететь" - старые проверенные технологии 70-х хороши своей проверенной надежностью, и вобщем-то разумно применять надежные решения при нынышней не такой уж большой частоте действительно интересных, передовых миссий.

[hudvin]

По поводу экономики соглашусь процентов на 80   . Но допишу еще очень долгий цикл разработки косм. аппаратов.
TCP/IP каждый день проверяется миллиарды и триллионы раз.
В ПО есть такая штука как повторное использование кода. Для достаточно часто решаемой проблемы как правило создаются стандартные и общепринятые решения, которые, как правило не столь эффективны как решения специализированные, но стоимость их повторного использования равна нулю  - бери и пользуюся. Никто даже в бреду не станет реализовывать сетевой стек заново, возьмут готовое решение на базе линукса, фряхи, vxworks. qnx и др. В прикладной области таких примеров еще больше.
Проверка временем актуальна. НО! За 30 лет в ИТ произошла целая прорва изменений/открытий/революций. Начиная от элементарных алгоритмов сортировки и заканчивая ИИ. Тут будет уместным сравнение старой доброй лошади с движком с турбонаддувом. Разница в результативности примерно таже.
Любой блютус или вайфай модуль ценой в пару долларов делает по пропускной способности, надежности, стоимость поддержки ту шину, про которую я писал в предыдущем сообщении.


На мой взгляд причины такого положения следующие:
1. Длительное время разработки. Многие модули косм. техники начали проектироваться, когда цифровая техника, какой мы еще знаем,  не существовала.
2. Проблемы совместимости. Девайс из 70х проще заставить работать с другим девайсом из 70х, чем с девайсом из 2000х.
3.Нежелание выбрасывать тонны когда, написанного на каком-нибудь Коболе или Модуле.
4.Фокусирование на проблемах железа, а не софта.

ИМХО, такое положение вещей может  выйти боком космическим программам.

[zyxman]

Проверка временем актуальна. НО! За 30 лет в ИТ произошла целая прорва изменений/открытий/революций. Начиная от элементарных алгоритмов сортировки и заканчивая ИИ. Тут будет уместным сравнение старой доброй лошади с движком с турбонаддувом. Разница в результативности примерно таже.
Любой блютус или вайфай модуль ценой в пару долларов делает по пропускной способности, надежности, стоимость поддержки ту шину, про которую я писал в предыдущем сообщении.

Прийдется вам объяснить более конкретно. Дело в том что основной принцип современного производства состоит в том, что при достаточном уровне соблюдения технологии, отдельные экземпляры из одной большой партии отличаются очень слабо, соответственно, в многих случаях можно принимать тысячу часов работы тысячи экземпляров одного устройства эквивалентом миллиона часов работы одного экземпляра этого-же устройства, то есть понятно что у данной оценки есть пределы применимости, но для первого приближения катит, и получается что любое массово производимое и применяемое устройство является заведомо очень надежным.
Теперь идем к космосу - тут очень многие "гражданские" устройства не проходят по массе критериев, как то температурный диапазон, перегрузки, радиация, итд, следовательно нужно фактически создавать новое устройство и проводить длительные изнурительные проверки в термобарокамерах, на вибростендах, а это очень дорого и гораздо дешевле выходит просто взять уже проверенное.

Блютус/вайфай мимо, потому что нет (по крайней мере я не встречал) решений, рассчитанных на космическую радиацию и тп, то есть "гражданские" решения вполне работоспособны на низких орбитах и в некритичных приложениях, вроде ноутбуков на МКС, но на таких низких орбитах кроме МКС почти больше ничего нет, а на более высоких орбитах радиация уже заметная.
У гигагерцовых процессоров кроме радиации проблемы в большом потреблении и большом тепловыделении, а теплообмен в вакууме и в невесомости довольно серьезная проблема, не нерешаемая но дорогая.

Хотя честно говоря, оно-бы конечно не помешало

[Дмитрий Виницкий]

After transitioning the JSL (Joint Station LAN) network to the new Netgear wireless APs (Access Points, WAPs) which provide the ISS with WiFi (wireless+Ethernet) connectivity, Gregory today repeated functionality tests, abandoned earlier this week, in three Kibo JPM (JEM Pressurized Module) locations from the wireless SSC -11 laptop, and later also in the COL (Columbus Orbital Laboratory). Afterwards switching to "Proxim" APs, the new WiFi "Dolphin" BCRs (Barcode Readers) were also tested.

http://www.spaceref.com/news/viewsr.html?pid=29131

Так что WiFi благополучно присутствует.

И даже имеет марсианские перспективы http://www.gcn.com/print/23_6/25272-1.html?topic=tech-report

[hudvin]

Блютус  это как пример.
Практически это моноблок с относительно низкой степенью плотности компонентов.  Внутри МКС оно будет работать на ура с минимальными переделками(если таковые вообще потребуются). Про вайфай писали выше.
Объясняю конкретно: за последние 15 лет создано примерно 99,999999999% всех компьютерных технологий (как в железе, так и в софте).  ИТ область развивается во много раз быстрее космической техники.
Конечно, можно обойтись  cpu типа 8086 и по, авторы которого давно в могиле, но что Вы сможете на нем делать? Только примитивнейшие задачи.
Пара-тройка рядовых процессоров в состоянии рулить машиной на скорости под 100км/час на пересеченной местности. Насовкие изделия, благодаря использованию надеждейших и отработанных технологий такого достигнут лет через пятьдесят-сто.

Теперь по проблемам:
1. Радиация на околоземных орбитах не настолько высокая, чтобы особо сильно влиять на работу потребительских процессоров. Линейка Pentium выдерживает гораздо более высокий уровень излучения.  Есть также возможность соединять процессоры параллельно, чтобы уменьшить вероятность ошибок.  На худой конец, радиационностойкие процы по производительности отстают от обычных всего в два-три раза. Терпимо.
2. Перегрузки? А что в процессоре вообще может отвалиться? Это требование больше к монтажу.
3.Теплообмен? Начиная от вентиляторов и заканчивая элементами Пелье.
4.Надежность? Даже китайский хлам как правило выбрасывается в результате морального устаревания, а не в результате поломок. В современных железках может отвалится какой-нибудь провод, рвануть конденсаторы, но непосредственно процы горят крайне редко.
5. Энергопотребление? Сейчас в КПК, работающих от аккумуляторов стоят гигагерцевые мощности и ничего , все живут.

[duke]

Объясняю конкретно: за последние 15 лет создано примерно 99,999999999% всех компьютерных технологий (как в железе,

Это не так

так и в софте).

А вот это уже ближе к правде.

Линейка Pentium выдерживает гораздо более высокий уровень излучения.

Чё вы к пенькам привязались? Забудте вы их уже наконец, сейчас процы в разы быстрее, которые "обычные потребительские".

соединять процессоры параллельно

Ща уржусь :lol:  :lol:  :lol:  :shock:  :lol:  :lol:  :lol:

На худой конец, радиационностойкие процы по производительности отстают от обычных всего в два-три раза.

В 5-10 раз. Если не больше.

Терпимо.

Нет, это очень много.

Перегрузки? А что в процессоре вообще может отвалиться? Это требование больше к монтажу.

Несовсем. Да, можно сделать виброгасящие крепления компьютера, но это не то, о чём вы думали Кстати, компьютер далеко не из одного лишь проца состоит.

Теплообмен? Начиная от вентиляторов и заканчивая элементами Пелье.

:lol:

Энергопотребление? Сейчас в КПК, работающих от аккумуляторов стоят гигагерцевые мощности и ничего , все живут.

2 ядра по 1 ггц жрут 2 Вт, ЕМНИП. Но, это "немного" не те процы, что стоят в обычных ПК :lol:
Четырёхядерный 2,5 ГГц процессор жрёт 50 Вт. SSD на 128/256 гб жрёт меньше 3 Вт. А вот оперативка жрёт много... Правда не скажу сейчас, сколько...

P.S. а от радиации ещё защита есть.

[mrvyrsky]

...черновые(и не очень) проекты современных космических девайсов были созданы еще в начале лохматых девяностых.

Это в равной степени относится к боевым кораблям или самолётам.

[zyxman]

Блютус  это как пример.
Практически это моноблок с относительно низкой степенью плотности компонентов.  Внутри МКС оно будет работать на ура с минимальными переделками(если таковые вообще потребуются). Про вайфай писали выше.

Все верно. Внутри МКС будет работать почти любое компьютерное оборудование, которое выдержит перегрузки и вибрацию полета на ракете. Но МКС это очень-очень маленькая часть космоса во всех смыслах.

Объясняю конкретно: за последние 15 лет создано примерно 99,999999999% всех компьютерных технологий (как в железе, так и в софте).  ИТ область развивается во много раз быстрее космической техники.
Конечно, можно обойтись  cpu типа 8086 и по, авторы которого давно в могиле, но что Вы сможете на нем делать? Только примитивнейшие задачи.
Пара-тройка рядовых процессоров в состоянии рулить машиной на скорости под 100км/час на пересеченной местности. Насовкие изделия, благодаря использованию надеждейших и отработанных технологий такого достигнут лет через пятьдесят-сто.

Процессоры рулящие машиной могут быть и рядовые, но исполнение самого компьютера там далеко не рядовое и цена совсем не такая как у офисных машинок.

Теперь по проблемам:
1. Радиация на околоземных орбитах не настолько высокая, чтобы особо сильно влиять на работу потребительских процессоров. Линейка Pentium выдерживает гораздо более высокий уровень излучения.  Есть также возможность соединять процессоры параллельно, чтобы уменьшить вероятность ошибок.  На худой конец, радиационностойкие процы по производительности отстают от обычных всего в два-три раза. Терпимо.

Это просто без комментариев. Даже не смешно. Вобщем, "учите матчасть".

2. Перегрузки? А что в процессоре вообще может отвалиться? Это требование больше к монтажу.

Компьютер это не только процессор, а как минимум одна плата на которой порядка 60 элементов, и система охлаждения. Итого это несколько тысяч точек, которые должны надежно выдержать вибрацию и перегрузки.
Если вы не в курсе, вес системы охлаждения современного настольного процессора настолько велик, что с некоторых пор радиатор крепится не к плате а прямо к корпусу, потому что сама плата просто прогибается под такой нагрузкой, и тем не менее бывают случаи что радиатор отрывается при перевозке.

3.Теплообмен? Начиная от вентиляторов и заканчивая элементами Пелье.

Да не вопрос. Сертифицируйте оборудование по безопасности и цена сразу станет несколько другой.
Кстати, учтите что в невесомости нет конвенкции, то есть земная система охлаждения требует модификации в любом случае.

4.Надежность? Даже китайский хлам как правило выбрасывается в результате морального устаревания, а не в результате поломок. В современных железках может отвалится какой-нибудь провод, рвануть конденсаторы, но непосредственно процы горят крайне редко.

Как я уже говорил, компьютер это не только процессор. См выше.

5. Энергопотребление? Сейчас в КПК, работающих от аккумуляторов стоят гигагерцевые мощности и ничего , все живут.

Ну во первых там несколько не те гигагерцы
Во вторых, вы в курсе, сколько времени КПК работает от аккумулятора?
- Его тоже надо иногда заряжать, а мощности в космосе ограничены, практически везде кроме МКС , да и аккумуляторы вроде тех что в типичном КПК в космосе не применяют, потому что маленький ресурс, ограниченный температурный диапазон, взрыво-пожароопасность. А у космических аккумуляторов параметры вобщем-то неплохие, но цена..

[zyxman]

...черновые(и не очень) проекты современных космических девайсов были созданы еще в начале лохматых девяностых.

Это в равной степени относится к боевым кораблям или самолётам.

А что вы можете сказать плохого про F-22?
- Хорошее я и так знаю :lol:

[avmich]

Зисман, несколько комментариев - думаю, будет интересно. Компьютеры бывают не только одноплатные, но и однокристальные - что заметно уменьшает количество вне-микросхемных связей по крайней мере в самом бортовом компьютере :) . Современная бытовая электроника достаточно радиационностойкая, чтобы работать на многих околоземных орбитах. По крайней мере, канадский MOST сделан на бытовой электронике, летает уже несколько лет, проблем с радиацией нет.

Я скорее склоняюсь к мысли, что бортовые компьютеры сейчас могут делаться одновременно малыми (даже однокристальными, если считать только цифровую часть), надёжными (к радиации), экономичными по энергетике и дешёвыми (потому что используются крупносерийные компоненты). Другое дело, что есть и силовая электроника - где нужна как энергия, так и радиаторы - аналоговая электроника - где вопросы качества сигнала, среди прочих - датчики, которые физически не могут быть в одном месте аппарата... Но в целом сейчас ситуация сильно лучше, чем даже в начале 90-х, не говоря о "боевых 60-х". Одни потребительские радиационностойкие FPGA чего стоят (они, правда, не слишком экономичные :) но зато какие возможности по адаптированию...)

[zyxman]

Зисман, несколько комментариев - думаю, будет интересно.

Спасибо. Я сам разработчик цифровой электроники, извините что только критикую
Про MOST не знал.

По остальному, главное что "компьютер это не только процессор", и вобщем-то где-то с 1990-х доля стоимости програмного обеспечения перевалила за 50% общей стоимости системы, а из этого много чего следует, например что для перехода на новое железо надо переделывать софт и переучивать разработчиков (а переделывать софт это тоже инновационная работа, потому что даже сейчас еще не совсем устаканились технологии достаточного документирования, а разбирать старый софт это просто песня),
во вторых последний крупный инновационный проект во всем мире был Энергия-Буран (на западе Шаттл) и никто особо не жаждет тратиться на увеличение роли программистов.

[avmich]

По остальному, главное что "компьютер это не только процессор", и вобщем-то где-то с 1990-х доля стоимости програмного обеспечения перевалила за 50% общей стоимости системы, а из этого много чего следует...

Для спутников ПО разрабатывается часто заново - стандартных платформ спутниковых не так много. Уровень разработок ПО всё же вырос - если раньше делали ошибки в программах размера Х, то сейчас такое же число ошибок в программах большего размера, это связано, в частности, с улучшением методик симуляции и тестирования. При этом доводят до блеска сравнительно небольшой набор "критических" бортовых подпрограмм, с остальными стандартно работают, меняя программы в полёте. Средний уровень, может, и не слишком вырос, но это отчасти за счёт того, что запускается много спутников молодых коллективов, у которых "болезни роста".

Понятно, что софт - это сложно, много и дорого. Но это слабо сравнивается с тем, что было лет 20 назад, тогда таких проблем просто не было. А вот железо - оно сравниваемо, и прогресс в сторону надёжности, меньшего числа компонентов, цены, энергопотребления, массы налицо.

Хотя, вероятно, ещё более важен прогресс наземных компьютеров, используемых при разработке космических систем...

[hudvin]

Чё вы к пенькам привязались? Забудте вы их уже наконец, сейчас процы в разы быстрее, которые "обычные потребительские".

Тесты видел.

Ща уржусь

Не надорвитесь.
Интел как минимум в 2004 году выпускала процы, которые имели возможность объединения логических выходов для взаимопроверки + по для контроля "нормальности" работы. Сейчас пара сторонних фирм разрабатывает аналогичные решения.

В 5-10 раз. Если не больше.

ок

Процессоры рулящие машиной могут быть и рядовые, но исполнение самого компьютера там далеко не рядовое и цена совсем не такая как у офисных машинок.

Я не столько об исполнении железа, я о том, что на таком железе можно запустить достаточно примитивный софт. Так и будем колесить по Марсу со скоростью пара километров в год, боясь угробить аппарат ценой в сотни миллионов, поскольку у бортового комплекса ума не очень много.

[Дмитрий Виницкий]

А тут причина методологическая. На участке исследования скорость высокая не нужна. А в других случаях высокая скорость повлечет за собой усложнение конструкции и повышение энергопотребления. MSL в режиме перехода будет ехать на автонавигации со скоростью 90 метров в час. Если бы не ограничения по энергетике, мог бы ехать и быстрее.

[zyxman]

Если бы не ограничения по энергетике, мог бы ехать и быстрее.

А может кто-то дать сводку, какие ограничения по энергетике у существующих спутников и зондов, с примерами, особенно интересны Кассини, Гюйгенс, MERы, спутники ДЗЗ, спутники GPS/Глонасс?

[zyxman]

Процессоры рулящие машиной могут быть и рядовые, но исполнение самого компьютера там далеко не рядовое и цена совсем не такая как у офисных машинок.

Я не столько об исполнении железа, я о том, что на таком железе можно запустить достаточно примитивный софт. Так и будем колесить по Марсу со скоростью пара километров в год, боясь угробить аппарат ценой в сотни миллионов, поскольку у бортового комплекса ума не очень много.

Понимаете, я лет 10 назад провел исследование существующих возможностей использования технологий искусственного интеллекта (не именно полноценный ИИ а распознавание образов, навигация по стереокартинке, понимание речи и тп), и обнаружил что дальнейший рост возможностей ИИ требует не линейного роста мощности техники а экспоненциального. Точнее конечно обнаружил не я а Гиганты , а я попытался по молодецки найти обход этого барьера, и безуспешно периодически пытаюсь до сих пор.

Как примеры можно взять шахматные программы, для которых количество предсказываемых ходов растет как логарифм скорости компьютера, а также распознавание (точнее понимание) речи, где физический размер базы знаний растет как экспонента от количества элементарных объектов в базе. Оба случая (анализ шахматной позиции и база знаний) подразумевают что в общем случае требуется связь "каждый с каждым" (реально конечно количество связей несколько меньше, но все еще очень велико).
Таким образом при увеличении скорости компьютера в 100 раз, для данных задач ускорение получается всего в 2-3 раза, что особой погоды не делает.

ps Вот этот нюанс, кстати, и является основным доводом для считающих что ИИ невозможен на обычном компьютере, а только на квантовом.

[Дмитрий Виницкий]

Мне сейчас некогда, я неоднократно давал тут ссылки на разработчиков ПО для MERов, они внекоторой степени используют элементы советской и российской разработки для этого аппарата

http://www.fit.fraunhofer.de/~kolesnik/images/marsokhod.jpg

Причем прототипы использовались в совместной программе для отработки ПО, в которой джипиэлевцы набирались опыта для полетевших роверов.

[чайник17]

Понимаете, я лет 10 назад провел исследование существующих возможностей использования технологий искусственного интеллекта (не именно полноценный ИИ а распознавание образов, навигация по стереокартинке, понимание речи и тп), и обнаружил что дальнейший рост возможностей ИИ требует не линейного роста мощности техники а экспоненциального. Точнее конечно обнаружил не я а Гиганты , а я попытался по молодецки найти обход этого барьера, и безуспешно периодически пытаюсь до сих пор.

Как примеры можно взять шахматные программы, для которых количество предсказываемых ходов растет как логарифм скорости компьютера, а также распознавание (точнее понимание) речи, где физический размер базы знаний растет как экспонента от количества элементарных объектов в базе. Оба случая (анализ шахматной позиции и база знаний) подразумевают что в общем случае требуется связь "каждый с каждым" (реально конечно количество связей несколько меньше, но все еще очень велико).
Таким образом при увеличении скорости компьютера в 100 раз, для данных задач ускорение получается всего в 2-3 раза, что особой погоды не делает.

ps Вот этот нюанс, кстати, и является основным доводом для считающих что ИИ невозможен на обычном компьютере, а только на квантовом.

Ерунда это всё. Никаких чудес для ИИ не надо, а упомянутые задачи (распознование картинок и речи) скоро будут решены, уже есть рабочие программы на самых обычных комьютерах. Про шахматы уже всё понятно, к чему они тут приплетены - не ясно.

Мозг просто довольно мощный компьютер. Скажем, число синапсов порядка 10^13 -- 10^10 нейронов по 10^3 синапсов на каждый. Если синапсы примерно сопоставить с битами (хотя его одним битом никак не описать), то это уже терабайт, при малом времени доступа.

Только недавно появились комьютеры сходной мощности, и архитектура у них в основном неподходящая. Скоро подстроят архитектуру, научатся программировать и будет вам искусственный интеллект во всей красе.

[pkl]

Ждём-не дождёмся

У меня сложилось такое впечатление, что современная IT стала "вещью в себе". В том смысле, что все основные потребности общества /офис и развлечения/ вполне удовлетворяются техникой уровня конца 1990-х - начала 2000-х. А дальше пошёл рост ради роста. В результате железо становится всё более производительным, но и программное обеспечение - всё более "тяжёлым". Как результат - при бОльших затратах мы получаем примерно то же самое. Как пример - тяжёлая и бестолковая "Виста", которые пользователи, по возможности, стараются откатить до ХР. Или айФон - весьма посредственный телефон. Хотя и гламурный. А ресурсов /в любой форме/ отрасль потребляет немеряно.

[duke]

У меня сложилось такое впечатление, что современная IT стала "вещью в себе". В том смысле, что все основные потребности общества /офис и развлечения/ вполне удовлетворяются техникой уровня конца 1990-х - начала 2000-х. А дальше пошёл рост ради роста. В результате железо становится всё более производительным, но и программное обеспечение - всё более "тяжёлым". Как результат - при бОльших затратах мы получаем примерно то же самое. Как пример - тяжёлая и бестолковая "Виста", которые пользователи, по возможности, стараются откатить до ХР. Или айФон - весьма посредственный телефон. Хотя и гламурный. А ресурсов /в любой форме/ отрасль потребляет немеряно.

Мир Вистой с айфоном не ограничивается :lol: