自動修復計算機系統

在人類探索宇宙的歷史進程中，不乏因衛星或者太空飛行器上的某個小小電子元件出現故障，導致耗資龐大的太空探索或飛行任務功敗垂成的事例。美國亞利桑那大學研究人員，找到一種解決上述問題的方法，他們研製出了一種特殊的計算機系統，這些計算機能夠自動診斷航天系統中出現的設備故障，並可對設備進行重置，令其繼續工作，這種可自動修復的計算機，是在現場可程式門陣列(FPGA)的設計思想上誕生的。2010年10月13日，丹麥媒體報導，丹麥技術大學揚·馬德森領導的研究小組，也開發出一款具有自我功能修復能力的新型計算機，其思想是使用數目眾多的小處理器，據悉，測試成熟後，它將被美國航天局用於火星生命探測項目中。

基本介紹

• 中文名：自動修復計算機系統
• 所屬領域：計算機技術
• 套用：宇宙探索
• 相關概念：現場可程式門陣列(FPGA)等

可自動修復的宇航計算機系統

背景介紹

2008年5月，有關媒體報導說，在人類探索宇宙的歷史進程中，不乏因衛星或者太空飛行器上的某個小小電子元件出現故障，導致耗資龐大的太空探索或飛行任務功敗垂成的事例。但要解決距離地球幾百萬公里之外更換小小電子元件的事，卻並不那么簡單。

多年來，工程師們為此傷透了腦筋。雖然已經有過對太空天文望遠鏡進行維修的事例，也曾研製出了自動維修衛星，並在飛行中進行過實驗，但這樣的維修任務非常複雜，成本也很高。在太空開發的初期階段，解決這種問題的方法，就是使用重要設備的備用元件。比如，用於火星或木星探測的太空飛行器上的某種重要設備，或者電子元件出現問題，只能將希望寄托在那些備用系統上。但這樣的解決方案將導致太空飛行器或者飛船、衛星重量的增加，何況有時這種方法也於事無補，而減少太空飛行器的重量也是航天探索中令人頭痛的問題。

之後，美國亞利桑那大學研究人員，找到一種解決上述問題的方法。他們研製出了一種特殊的計算機系統，這些計算機能夠自動診斷航天系統中出現的設備故障，並可對設備進行重置，令其繼續工作。

設計思想

這種可自動修復的計算機，是在現場可程式門陣列(FPGA)的設計思想上誕生的。現場可程式門陣列，是作為專用積體電路領域中的一種半定製電路而出現的，既解決了定製電路的不足，又克服了原有可程式器件門電路數有限的缺點。它的使用非常靈活，同一片現場可程式門陣列，通過不同的編程數據可以產生不同的電路功能。它在通信、數據處理、網路、儀器、工業控制、軍事和航空航天等眾多領域，得到了廣泛套用。也就是說，它可以通過硬體和軟體靈活組合系統，達到重置失效晶片的功能。因為，一般來說大多數硬體的功能，都可以用軟體進行模擬，通過現場可程式門陣列重新“學習”各種不同硬體的功能，再成功模擬出該硬體。此項研究是從2006年開始的，得到了美國宇航局的經費資助。

目前，研究人員已研製出5個無線連線的硬體單元，每一個硬體單元可控制一個設備，例如在火星上工作的5個著陸器或漫遊器。如果計算機在某一個地方發現一個重要元件受損，同時又不能自動重置，第二個單元將來幫助執行自動修復；如果第一、第二兩個單元都不能勝任工作，其他三個單元則將承擔起所有任務，全部活動都能在無人幫助下自主完成。

研究人員指出，這種自動修復的計算機系統能夠長時間工作，非常適應太陽系外的探索活動，並將對未來的宇宙開發和探測研究提供更高的安全保障。

用於火星探測的能自動修復計算機

基本介紹

2010年10月13日，丹麥媒體報導，丹麥技術大學揚·馬德森領導的研究小組，開發出一款具有自我功能修復能力的新型計算機。據悉，測試成熟後，它將被美國航天局用於火星生命探測項目中。

設計原理

研究人員表示，受到人體自我修復能力的啟發，研製出具有這種無需人工干預便可自行修復功能的計算機，並取名為“埃德娜”。

研究人員介紹說，與普通計算機擁有一個中央處理器不同，“埃德娜”有數目眾多的小處理器，就像人體內的大量細胞一樣。這些小處理器中，一部分正常運轉，另外一部分則作為“備份”。一旦某個運轉的小處理器出現問題，無法正常工作，就自動激活“備份”處理器中的一個，代替其執行任務。這樣，就不會因為某一個小處理器出問題就使整機陷於癱瘓，整個計算機可以運行得更為可靠和穩定。