Интервью с Кеном О’Нилом, инженером AMD по пространственным решениям
Интервью у Кена О’Нила, инженера AMD по космическим решениям, по ряду очень интересных тем: влияние технологий на освоение космоса, связанные с ними проблемы, возможности, которые они предоставляют, и как специализированные решения помогают нам решать эти проблемы. космические миссии с наибольшими гарантиями.
Одна из самых важных недавних миссий, NISAR, также стала одной из самых интересных для технологического мира именно потому, что в ней используются специализированные решения AMD, а также благодаря возможностям и инновациям, которые эти решения привнесли в мир освоения космоса.
Интервью посвящено всему этому и затрагивает наиболее важные моменты этой миссии как с точки зрения целей и задач, так и с точки зрения используемого оборудования и технологий. Прежде чем мы начнем, мы хотим поблагодарить Кена О’Нила за уделенное время, а также за точность и ясность, с которыми он ответил на каждый из вопросов.
[MC] 1.- Чтобы познакомить наших читателей с контекстом, не могли бы вы объяснить, что такое НИСАР и почему он важен?
[Кен] НИСАР, или миссия NASA-ISRO SyntheticAperture Radar, — это совместная инициатива НАСА и Индийской организации космических исследований (ISRO) по наблюдению за Землей. Это первая в своем роде миссия, в которой используется двухдиапазонный радар с синтезированной апертурой (SAR) из космоса с использованием частот L и S, предназначенный для получения беспрецедентного изображения поверхности Земли.
Миссия поможет ученым лучше отслеживать и понимать стихийные бедствия, такие как землетрясения, вулканы и оползни, а также отслеживать долгосрочные процессы, такие как динамика ледяных щитов, вырубка лесов и уменьшение количества грунтовых вод. Это наблюдение призвано оснастить науку о климате, реагирование на стихийные бедствия и мониторинг сельского хозяйства уровнем точности и частоты проверок, никогда ранее не достигавшимися.
Получая высокодетализированные и частые радиолокационные изображения, NISAR генерирует огромные объемы данных. Именно здесь обработка и бортовые вычисления становятся критически важными. Знания, полученные от NISAR, лягут в основу многочисленных научных исследований, а также разработки политики и планирования в области устойчивого развития.
[MC]2.- Какова роль AMD в миссии NISAR?
[Кен] Компания AMD предоставила высоконадежные технологии адаптивных вычислений для полезной нагрузки радара NISAR. Наши ПЛИС будут выполнять критически важные задачи по обработке сигналов на борту спутника. Эти устройства поддерживают сжатие, обработку и оптимизацию радиолокационных данных перед их передачей, что является важными функциями с учетом объема собираемых данных.
Важно помнить, что NISAR собирает данные, используя одновременно два радарных диапазона, что эффективно удваивает нагрузку на обработку. Исторически сложилось так, что радиолокационные миссии отправляли необработанные данные на Землю. Но огромный объем выходных данных NISAR требует встроенных вычислений для фильтрации, сжатия и расстановки приоритетов данных перед передачей.
Устройства с программируемой логикой (PL), такие как FPGA и адаптивные SoC, обеспечивают высокопроизводительную обработку в реальном времени при низком энергопотреблении, что делает их идеальными для сред, требующих таких высоконадежных систем, как космос.
[MC]3.- У AMD обширный портфель аппаратных решений. Какое оборудование AMD выбрала для этой миссии (ЦП, SoC, FPGA и т. Д.) И почему?
[Кен] Для NISAR было выбрано аппаратное обеспечение — наша FPGA AMD Virtex®-5QV, радиационно-стойкое устройство космического класса, выбранное из-за его низкой задержки, низкого энергопотребления, радиационной стойкости и долговременной поддержки.
Virtex-5QV предлагает надежное сочетание программируемой логики и высокоскоростных интерфейсов в компактном формате. Он был разработан с учетом строгих требований орбитальной эксплуатации, где надежность не подлежит обсуждению.
В более поздних миссиях мы наблюдаем внедрение более совершенных адаптивных SoC космического уровня, таких как AMD XQR Versal™ AI Edge, который объединяет логику, обработку сигналов (DSP), движки искусственного интеллекта и ядра процессоров.
[MC] 4.- С точки зрения аппаратного обеспечения, какие наиболее важные задачи необходимо решить при выполнении такого рода миссий?
[Кен] Космос неумолим. Оборудование должно быть устойчиво к ионизирующему излучению, широким температурным диапазонам и условиям, не подлежащим ремонту. Основная и самая уникальная проблема космоса — это радиационное облучение и необходимость смягчения последствий как отдельных отказов, так и кумулятивной ионизации, которая может ухудшить работу или нарушить работу электронных систем.
Устройства AMD космического класса имеют улучшенную архитектуру, усовершенствованную упаковку и проходят тщательные испытания. Наши адаптивные SoC подвергаются воздействию протонов, тяжелых ионов и гамма-излучения во время испытаний. Мы также поддерживаем отказоустойчивость на системном уровне с помощью таких методов, как модульное тройное резервирование (TMR), которое позволяет продолжать работу даже при сбое логического пути.
Еще одна проблема — долговечность. Такие миссии, как NISAR, могут работать в течение десятилетия и более. Вот почему мы разрабатываем и поддерживаем компоненты с длительными периодами доступности, стабильным производством и надежной производительностью с течением времени. В космосе надежность — это не особенность, это требование.
[MC] 5.- Производительность против надежности и стабильности: что важнее в NISAR и как AMD подходит к обоим аспектам?
[Кен] В NISAR, как и в любой космической миссии, нет компромисса между производительностью и надежностью: и то, и другое необходимо. Полезная нагрузка радара требует чрезвычайно больших объемов данных и возможностей обработки в реальном времени. В то же время любое оборудование, развернутое в космосе, должно соответствовать самым высоким стандартам стабильности и отказоустойчивости.
Адаптивные SoC и FPGA космического уровня сочетают в себе гибкость и вычислительную мощность, необходимые для выполнения интенсивных задач, таких как обработка данных SAR, предлагая при этом усовершенствованную архитектуру, обширные радиационные испытания и поддержку критически важных стратегий устранения неполадок.
[MC] 6.- Какой тип интеграции программного обеспечения и искусственного интеллекта использовался в этой миссии?
[Кен] Полезная нагрузка NISAR сосредоточена на SAR, при этом ИИ играет вспомогательную роль в оптимизации передачи данных. При ограниченной пропускной способности для загрузки нецелесообразно отправлять все необработанные данные на Землю, поэтому система должна разумно решить, что стоит отправлять.
Именно здесь устройства PL вносят свой вклад. Они обеспечивают встроенную фильтрацию, сжатие и обработку сигналов, а более новые конструкции, такие как адаптивные SoC AMD Versal™ AI Edge, также поддерживают вывод ИИ непосредственно на орбиту.
Хотя сам NISAR не запускает полномасштабные бортовые модели искусственного интеллекта, будущие миссии с использованием этих устройств смогут поддерживать такие приложения, как обнаружение аномалий в телеметрии или классификация изображений в реальном времени.
[MC] 7.- Какова основная цель миссии NISAR?
[Кен] Цель NISAR — улучшить понимание изменяющейся поверхности Земли. Используя двухдиапазонные изображения SAR, миссия обеспечит высокодетализированные, последовательные и повторяемые наблюдения за сушей, льдом и океанами с течением времени.
Эти данные неоценимы для науки о климате: они помогают отслеживать движение ледников, измерять влажность почвы, отслеживать продуктивность сельского хозяйства, наблюдать за тектонической активностью и обнаруживать стихийные бедствия, такие как оползни или просадки.
Точность и частота пересмотра NISAR делают его преобразующим инструментом для науки о системах Земли, предоставляя ученым, правительствам и гуманитарным организациям полезную информацию о том, как развивается наша планета.
[MC] 8.- Как ИИ и специализация оборудования влияют на такого рода космические миссии?
[Кен] По мере увеличения разрешения датчиков и скорости передачи данных отправлять все на Землю больше не представляется возможным. Миссии теперь требуют большей вычислительной мощности на периферии, на борту самого спутника. Именно здесь вывод ИИ станет более распространенным для таких случаев использования, как классификация изображений, фильтрация данных или мониторинг работоспособности космического корабля в режиме реального времени.
Кроме того, мы наблюдаем обнаружение аномалий в телеметрии с использованием рекуррентных нейронных сетей непосредственно на орбитальных устройствах. Это своего рода интеллектуальная функциональность на борту, которая будет иметь решающее значение для миссий следующего поколения.
Редактор: AndreyEx
