Computadoras Resistentes a la Radiación

escuche o descargue esta historia Autor: Patrick L. Barry #1# Desafortunadamente, la radiación que impregna el espacio puede provocar estas interferencias. Cuando partículas de alta velocidad, como los rayos cósmicos, colisionan contra los microscópicos circuitos de los chips de la computadora, pueden provocar que estos chips cometan errores. Si esos errores modifican el vuelo de la aeronave en la dirección errónea o corrompe los sistemas de soporte vital, podrían ser malas noticias. Para garantizar la seguridad, la mayoría de las misiones espaciales usan chips de computadoras reforzados contra la radiación. Estos chips, llamados “Rad-hard”, son diferentes de los chips ordinarios en muchos aspectos. Por ejemplo, ellos contienen transistores extras que necesitan más energía para encenderse y apagarse. Los rayos cósmicos no pueden provocar su conmutación tan fácilmente. Los chips Rad-hard continúan haciendo cálculos precisos cuando los chips ordinarios podrían sufrir alguna interferencia. La NASA confía casi exclusivamente en estos chips extra-durables para hacer computadoras aptas para el espacio. Pero estos chips hechos a medida tienen algunos inconvenientes: son caros, consumen más potencia y son lentos – hasta 10 veces más lentos que un microprocesador (CPU, Control Process Units) equivalente en las modernas computadoras personales de consumo. Con la NASA mandando a personas de vuelta a la luna y a Marte – vea La Visión para la Exploración Espacial – los planificadores de las misiones desearían disponer de más caballos de potencia computacional en sus naves espaciales. Disponer de más potencia computacional abordo ayudaría a las naves espaciales a conservar uno de sus más limitados recursos: el ancho de banda. El ancho de banda disponible para enviar los datos de vuelta a la tierra es con frecuencia el cuello de botella, con velocidades de transmisión incluso más lentas que las antiguos conexiones telefónicas por módem. Si las inmensas cantidades de datos recolectados por los sensores de la nave espacial pudieran ser “manipulados” a bordo, los científicos podrían enviar de vuelta sólo los resultados, lo que consumiría mucho menos ancho de banda. En la superficie de la Luna o de Marte los exploradores podrían usar computadoras más rápidas para analizar los datos justo después de ser recolectados, identificando rápidamente áreas de alto interés científico y quizás obteniendo más datos antes de que pase de largo una oportunidad efímera. Los vehículos espaciales también se beneficiarían de la inteligencia extra que ofrecen los microprocesadores modernos. Usar los mismos microprocesadores baratos Pentium y PowerPC presentes en las computadoras personales ayudaría tremendamente, pero para hacerlo el problema de los errores inducidos por la radiación deben ser solventados. Es en este ámbito donde el proyecto de la NASA llamado Computación Tolerante a Fallos Adaptativa al Entorno, EAFTC por sus siglas en inglés, (Environmentally Adaptive Fault-Tolerant Computing) aparece. Los investigadores que trabajan en el proyecto están experimentando con el uso de microprocesadores de consumo en misiones espaciales. Están especialmente interesados en los llamados “trastornos de evento simple”, la clase más común de interferencia causada por partículas simples de radiación que colisionan con los chips. #2# El miembro del equipo Raphael Some del JPL explica: “Una manera de usar los rápidos microprocesadores de consumo en el espacio es simplemente triplicar el número de microprocesadores que necesitas: Los tres microprocesadores realizan los mismos cálculos y se vota acerca de los resultados. Si uno de los microprocesadores ha cometido un error inducido por radiación, los otros dos que habrán obtenido el mismo resultado, ganan así la votación y dan el resultado correcto”. Esto funciona, pero frecuentemente es un sobreesfuerzo, desperdiciando la valiosa energía y potencia de computación para hacer comprobaciones por triplicado de cálculos que no son críticos. “Para hacer esto de forma más inteligente y eficientemente, estamos desarrollando un software que mide la importancia del cálculo que se está haciendo”, continúa Some. “Si es muy importante, como en el caso de la navegación, los tres microprocesadores tienen que votar. Si es menos importante, como medir la composición química de una roca, solo uno o dos microprocesadores podrían estar involucradas”. Esta es sólo una de las docenas de técnicas de corrección de errores que la EAFTC combina en un único paquete. El resultado es mucho más eficiente; Sin el software del EAFTC, una computadora basada en microprocesadores de consumo necesita entre un 100% o un 200% de redundancia para protegerse ante errores inducidos por radiación. (Un 100% de redundancia significa usar 2 microprocesadores; un 200% significa usar 3). Con el EAFTC, sólo entre un 15% y un 20 % de redundancia es necesaria para obtener el mismo grado de protección. Todo esto permite ahorrar tiempo de computación que puede ser usado de forma más productiva. #3# “El proyecto EAFTC no va a reemplazar a los microprocesadores rad-hard”, advierte Some. “Algunas tareas, como el soporte vital, son tan importantes que siempre querremos chip resistentes a radiación para llevarlas a cabo”. Pero, a su debido tiempo, los algoritmos del EAFTC podrían soportar parte de la carga de procesamiento de datos de esos chips, aumentando en gran medida la potencia de computación disponible para futuras misiones. La primera prueba del EAFTC se llevará a cabo en el satélite llamado Tecnología Espacial 8 (ST-8, Space Technology 8). Formando parte del Programa Nuevo Milenio de la NASA, el ST-8 testeará en vuelo nuevas tecnologías espaciales experimentales como el EAFTC, haciendo posible su uso en futuras misiones con mayor confianza. El satélite, cuyo lanzamiento está programado para el 2009, rozará los anillos de radiación de Van Allen en cada una de sus órbitas elípticas, comprobando el funcionamiento del EAFTC en este entorno de alta radiación similar al presente en el espacio profundo. Si todo va bien, las sondas espaciales que se aventuren por el sistema solar podrán pronto usar los mismos chips que puedes encontrar en tu computadora personal – sin apenas interferencias.