惠普超算周一搭乘龍飛船飛向國際空間站 備戰遠征火星

在SpaceX星期一為美國航空航天局執行向國際空間站運送補給的任務時，惠普企業一台超級計算機將搭乘龍飛船飛赴國際空間站。被稱作「Spaceborne Computer」的這台計算機是一台運行Linux軟體的超級計算機，是惠普企業和美國航空航天局一項聯合實驗的一部分，目的是了解不經過任何改裝的超級計算機，能否在外太空環境下運行1年時間——這個時間不是巧合，載人宇宙飛船遠征火星就需要1年時間。

惠普企業負責這次聯合實驗的馬克·費爾南德茲（Mark Fernandez）博士解釋說，通常情況下，在國際空間站上使用的計算機都必須經過「加固」。這一工作涉及對高性能計算設備硬體的大幅度修改，會帶來額外的成本、時間和努力。「加固」帶來的令人遺憾的一個後果是，在太空使用的高性能計算設備通常比在地球上使用的落後數代，這意味著大量高級計算任務將由國際空間站轉移到地面進行，然後計算結果再傳輸到國際空間站。

這種模式現在還沒有問題，這是因為國際空間站所處的近地軌道與地面間的通信還相當順暢。但是，一旦人類要遠征深空，例如火星，地球與宇宙飛船通信的延遲可以達到20分鐘。看過《火星救援》（The Martian）這部電影的讀者，對通信延遲的程度會有一定了解。

圖：超級計算機

費爾南德茲表示，「假設在遠征火星途中或到達火星后需要完成一些關鍵計算任務，我們需要提前進行準備工作，確保有充足的運算能力可以使用，而且不能是3、5年前的技術。我們希望向他們提供最新和最先進的技術。」

費爾南德斯希望，為期1年的實驗將表明，無需對硬體進行改裝，超級計算機能通過「軟體加固」，抵禦惡劣的太空環境，其中包括溫度波動和輻射。軟體加固涉及實時對處理器速度、內存刷新率等進行調整，以糾正檢測到的錯誤，確保計算結果的正確。

費爾南德茲說，「所有現代計算機都有用於糾錯的硬體，一種可能的情況是，如果我們給予這些硬體足夠時間，它們就能糾正出現的錯誤，繼續完成計算任務。」

地面試驗已經證明軟體加固是有效的。費爾南德茲說，對於試驗能在太空獲得成功，這是一個積極的信號，但是，太空試驗仍然有助於揭示超級計算機對一些在地面無法測試的因素的反應，例如宇宙輻射。

雖然這項實驗的長期目標是使相關技術適合用於火星登陸，但在近期，這一技術可能對在國際空間站上進行的科學研究產生影響。

費爾南德茲表示，「科學家在國際空間站上進行越來越多的研究工作，他們在地面上知道如何分析數據，希望把數據傳回地面，雖然延遲相當小，但科學家需要獲取實驗數據、把數據傳回地面、數據進行分析后再傳回國際空間站、根據數據調整實驗參數，這是一個麻煩的過程。」

本地化的超級計算能力不僅僅給科學家帶來方便。在國際空間站上，時間是一種寶貴資源，提高科學家工作效率的任何措施都會對在任務期間能完成的科學研究產生深刻影響。例如，日本宇宙航空研究開發機構最近開始測試一款自動化拍攝無人機，就是出於這一目的，無須手持相機意味著研究人員將有更多時間用於實際實驗。高性能計算設備，將在多個方面對科學研究產生更大影響。

圖：日本開發的自動拍攝無人機

費爾南德茲表示，「數據處理任務在國際空間站上很快就能完成，科學家能節省時間，在相同的實驗時間內完成更多研究工作。」國際空間站和地面間的通信網路是一種寶貴資源，分配給各項實驗使用。如果各項實驗能減少對網路的使用，將為其他真正需要這一網路的人釋放帶寬。

費爾南德茲希望這次實驗能為未來在太空測試其他先進計算技術奠定基礎，其中包括內存驅動計算。他還希望美國航空航天局考慮在未來的火星任務中使用同一類系統，在途中進行更多實驗，提高成功的機會。