Vi xử lý không gian mới của NASA hứa hẹn tốc độ 500 lần

Vi xử lý mới của NASA, được gọi là HPSC (High Performance Spaceflight Computing), có kích thước nhỏ gọn, đủ để nằm vừa trong tay có găng, nhưng lại sở hữu tốc độ xử lý ấn tượng gấp 500 lần so với các chip chống bức xạ hiện đang được sử dụng trong các chuyến bay không gian. Điều này có thể thay đổi cách mà các spacecraft hoạt động và phản ứng khi ở xa Trái Đất.

Trong các thử nghiệm tại Phòng thí nghiệm Động lực học Jet Propulsion của NASA (JPL), HPSC đã chứng minh được khả năng vượt trội của mình. Tuy nhiên, đây mới chỉ là một kịch bản ban đầu, vì chip này vẫn chưa sẵn sàng để được đưa vào sử dụng thực tế. Mọi công nghệ không gian đều cần phải trải qua quá trình kiểm tra kỹ lưỡng, đặc biệt khi một cuộc trao đổi radio đơn giản với Sao Hỏa có thể mất tới 45 phút, điều này có thể gây rủi ro cho một rover hoặc lander ở xa.

Mặc dù con số 500 lần là ấn tượng, nhưng nó không thể được coi là một chứng nhận cho khả năng bay. Khi NASA phát triển HPSC, họ kỳ vọng chip này sẽ cung cấp ít nhất 100 lần khả năng tính toán so với các vi xử lý hiện tại. Con số 500 lần này là một bất ngờ và không thể được xem là đảm bảo, vì các thử nghiệm trong tương lai có thể cho kết quả khác.

Jim Butler, quản lý dự án tại JPL, cho biết đội ngũ của ông đang “kiểm tra những chip mới này một cách nghiêm ngặt”, thử nghiệm chúng với bức xạ, nhiệt độ khác nhau và thậm chí là sốc. Chiến dịch này bắt đầu vào tháng 2 năm 2026 với một thông điệp biểu tượng “Hello Universe” và vẫn cần chứng minh rằng vi xử lý có thể chịu đựng được tất cả các áp lực mà nó sẽ phải đối mặt trong tương lai.

Điều gì khiến các máy tính không gian chậm hơn so với điện thoại trong túi của bạn? Đơn giản là vì phần cứng máy tính được bảo vệ trong một hộp, trong khi các chip không gian phải sống sót trong môi trường khắc nghiệt hơn. Do đó, chúng phải hy sinh tốc độ để đổi lấy khả năng bảo vệ mạnh mẽ hơn. Các hạt năng lượng cao có thể làm gián đoạn tính toán bằng cách đảo ngược các bit đã lưu trữ, và những biến động nhiệt độ cực đoan cùng với nhiều năm không được sửa chữa khiến độ tin cậy trở nên quan trọng hơn hàng triệu lần so với hiệu suất.

HPSC được thiết kế để thu hẹp khoảng cách giữa hiệu suất và độ tin cậy. Nó nhằm cung cấp nhiều sức mạnh tính toán hơn trong khi vẫn có độ bền cao hơn, nhờ vào việc mở ra những con đường công nghệ mới cho các kỹ sư thử nghiệm các sự kết hợp mới.

Chip này sử dụng thiết kế vi mạch thương mại PIC64-HPSC với tám lõi CPU RISC-V 64-bit và các bộ điều khiển năng lượng có thể tắt các chức năng không sử dụng nếu điện năng trở nên khan hiếm. Tuy nhiên, chip nhỏ không có nghĩa là máy tính sẽ nhỏ lại. Các spacecraft vẫn cần nhiều thiết bị khác như: bảng mạch, bộ nhớ bên ngoài, bộ điều chỉnh điện năng, kết nối, phần mềm, giao diện cho camera, anten và tất cả các công cụ khoa học khác.

Việc tích hợp nhiều chức năng hỗ trợ vào một gói không có nghĩa là mọi thiết bị khác sẽ trở nên nhỏ hơn. Các nhà thiết kế đơn vị bay thậm chí có thể thêm phần cứng dự phòng chỉ để tăng thể tích.

Với tất cả những cuộc trò chuyện về AI hiện nay, chúng ta đôi khi quên rằng các ứng dụng thực tế của nó thường rất hẹp và thiết thực. Với dữ liệu đã lưu trữ, HPSC có khả năng nhận diện địa hình, phát hiện chướng ngại vật nguy hiểm, phân loại quan sát, phát hiện các chỉ số bất thường, chọn lựa phản ứng an toàn và thậm chí quyết định hình ảnh nào xứng đáng được gửi về Trái Đất qua liên kết radio hạn chế.

NASA đã tính toán rằng thời gian ánh sáng một chiều giữa Trái Đất và Sao Hỏa dao động từ khoảng 3 đến 22,4 phút khi các hành tinh di chuyển qua quỹ đạo của chúng. Điều này có nghĩa là có tới 45 phút trễ giữa hai hành tinh, loại bỏ khả năng điều khiển thông qua joystick hoặc đầu vào của con người. Một mối nguy hiểm khi hạ cánh, hoặc bất kỳ sự cố thiết bị đột ngột nào, có thể xảy ra trước khi các điều khiển nhận được cảnh báo đầu tiên.

Điều này có nghĩa là cần nhiều khả năng tính toán trên tàu để spacecraft có thể “chọn” giữa các tùy chọn đã được lập trình sẵn và hoạt động độc lập trước khi Trái Đất nhận được tín hiệu và có thể gửi các lệnh khác.

Thách thức cuối cùng là sống sót trong không gian. Sự sống còn là yếu tố quyết định, vì tốc độ một mình sẽ không mang lại cho HPSC một chỗ ngồi trong một sứ mệnh. Các kỹ sư và nhà phát triển vẫn cần chứng minh rằng chip này có thể xử lý tất cả các nguy cơ mà nó sẽ phải đối mặt trong suốt những năm hoạt động của nó.

Một thông báo an toàn gần đây của NASA được công bố vào ngày 26 tháng 8 đã mô tả một số rủi ro mới có thể xảy ra trong chuỗi cung ứng wafer HPSC, chứng minh rằng các kiểm tra độ tin cậy được phân phối trên toàn bộ chuỗi sản xuất, thậm chí truy ngược lại đến việc vận chuyển của nó. Tài liệu hiện có của NASA không chỉ rõ khi nào sứ mệnh đầu tiên mang theo vi xử lý này sẽ diễn ra, nhưng điều chúng ta biết là nếu các thử nghiệm tiếp tục diễn ra như trước, chip này sẽ rút ngắn khoảng cách giữa việc phát hiện một vấn đề và hành động.

Cuộc nghiên cứu độ tin cậy HPSC chính thức mới nhất đã được công bố trên Văn phòng An toàn và Đảm bảo Sứ mệnh của NASA.

TH (phapluatxahoi.kinhtedothi.vn)