ماذا يحدث عندما ينهار مسبار فضائي آلي على بعد ملايين الأميال عن أقرب مهندس مركبة فضائية؟ إذا كان هناك خلل في البرنامج ، يمكن للمهندسين في بعض الأحيان تصحيح المشكلة عن طريق تحميل أوامر جديدة ، ولكن ماذا لو فشلت أجهزة الكمبيوتر؟ إذا كان الجهاز يتحكم في شيء مهم مثل الدفع أو نظام الاتصالات ، فلا يوجد الكثير من التحكم في المهمة يمكن القيام به ؛ قد تفقد المهمة. في بعض الأحيان ، يمكن استعادة الأقمار الصناعية الفاشلة من المدار ، ولكن نظرًا لعدم وجود خدمة سحب بين الكواكب للبعثات إلى المريخ. هل يمكن عمل أي شيء لأنظمة الكمبيوتر التالفة بعيدًا عن المنزل؟ قد تكمن الإجابة في مشروع يسمى "هندسة قابلة للتكوين الذاتي قابلة للتطوير لأنظمة الفضاء القابلة لإعادة الاستخدام". ولكن لا تقلق ، فالآلات لا تصبح مدركة لذاتها ، فهي تتعلم فقط كيفية إصلاح نفسها ...
عند حدوث خلل في المركبات الفضائية في الطريق إلى وجهاتهم ، غالبًا ما لا يكون هناك الكثير من أدوات التحكم في المهام. بالطبع ، إذا كانت في متناول أيدينا (أي الأقمار الصناعية في مدار الأرض) ، فهناك احتمال أن تلتقطها أطقم مكوك الفضاء أو ثابتة في المدار. في عام 1984 على سبيل المثال ، تم التقاط قمرين صناعيين معطلين بواسطة Discovery في مهمة STS-51A (في الصورة أعلاه). كلا قمرَي الاتصالات بهما عطل ولا يمكنهما الحفاظ على مداراتهما. في عام 1993 ، قام مكوك الفضاء إنديفور (STS-61) بتغيير المرآة المدارية على تلسكوب هابل الفضائي. (بالطبع ، هناك دائمًا خيار إسقاط أقمار التجسس السرية للغاية.)
على الرغم من أن كلا من أمثلة مهمة الاسترداد / الإصلاح المذكورة أعلاه تتضمن على الأرجح عطلًا ميكانيكيًا ، إلا أنه كان يمكن فعل الشيء نفسه إذا فشلت أنظمة الكمبيوتر الخاصة بهم على متن الطائرة (إذا كانت تستحق تكلفة مهمة إصلاح مأهولة باهظة الثمن). ولكن ماذا لو عانت إحدى المهام الروبوتية خارج مدار الأرض من خلل محبط في الأجهزة؟ لا يلزم أن يكون هناك خطأ فادح أيضًا (إذا حدث على الأرض ، فمن المحتمل أن يتم إصلاح المشكلة بسرعة) ، ولكن في الفضاء مع عدم وجود مهندس ، يمكن أن يؤدي هذا الخطأ الصغير إلى هلاك المهمة.
إذن ما هو الجواب؟ قم ببناء جهاز كمبيوتر يمكنه إصلاح نفسه. قد يبدو مثل المنهي 2 القصة ، لكن الباحثين في جامعة أريزونا يحققون في هذا الاحتمال. تمول وكالة ناسا العمل ، ويأخذهم مختبر الدفع النفاث على محمل الجد.
يعمل علي أكوغلو (الأستاذ المساعد في هندسة الكمبيوتر) وفريقه على تطوير نظام هجين للأجهزة / البرامج قد تستخدمه أجهزة الكمبيوتر لشفاء أنفسهم. يستخدم الباحثون صفائف البوابة القابلة للبرمجة الميدانية (FPGAs) لإنشاء عمليات الشفاء الذاتي على مستوى الشريحة.
تستخدم FPGAs مجموعة من الأجهزة والبرامج. نظرًا لأن بعض وظائف الأجهزة يتم تنفيذها على مستوى الشريحة ، يعمل البرنامج بمثابة "FPGA" برنامج ثابت. البرامج الثابتة مصطلح شائع في الكمبيوتر حيث يتم تضمين أوامر برامج محددة في جهاز. على الرغم من أن المعالج الدقيق يعالج البرامج الثابتة كما يفعل أي جزء عادي من البرنامج ، فإن هذا الأمر بالتحديد خاص بهذا المعالج. في هذا الصدد ، تحاكي البرامج الثابتة عمليات الأجهزة. هذا هو المكان الذي يأتي فيه بحث Akoglu.
والباحثون في المرحلة الثانية من المشروع تسمى الهندسة المعمارية القابلة للتكوين الذاتي لأنظمة الفضاء القابلة لإعادة الاستخدام (SCARS) وأنشأوا خمس وحدات شبكية لاسلكية يمكن أن تمثل بسهولة خمسة مركبات متعاونة على كوكب المريخ. عند حدوث عطل في الأجهزة ، يتعامل "الأصدقاء" المتصلون بالشبكة مع المشكلة على مستويين. أولاً ، تحاول الوحدة المضطربة إصلاح الخلل على مستوى العقدة. من خلال إعادة تشكيل البرنامج الثابت ، تقوم الوحدة بإعادة تشكيل الدائرة بشكل فعال ، متجاوزة الخطأ. في حالة عدم نجاحها ، يقوم رفاق الوحدة بإجراء عملية نسخ احتياطي ، وإعادة برمجة أنفسهم لتنفيذ عمليات الوحدة المكسورة وكذلك عملياتهم. يتم استخدام الذكاء على مستوى الوحدة في الحالة الأولى ، ولكن في حالة فشل ذلك ، يتم استخدام الذكاء على مستوى الشبكة. يتم تنفيذ جميع العمليات تلقائيًا ، ولا يوجد تدخل بشري
هذه بعض الأبحاث الجذابة مع فوائد بعيدة المدى. إذا تمكنت أجهزة الكمبيوتر من شفاء نفسها من مسافة بعيدة ، فسيتم توفير ملايين الدولارات. أيضا ، يمكن تمديد عمر البعثات الفضائية. سيكون هذا البحث مفيدًا أيضًا للبعثات المأهولة المستقبلية. على الرغم من أنه يمكن إصلاح معظم مشكلات الكمبيوتر بواسطة رواد الفضاء ، إلا أن فشل الأنظمة الحرجة سيحدث ؛ يمكن أن يؤدي استخدام نظام مثل SCARS إلى إجراء نسخ احتياطي منقذ للحياة أثناء العثور على مصدر المشكلة.
المصدر: UA News
