NASAの新しいAI宇宙チップで宇宙船が自律思考可能に

NASAは、将来の宇宙船の知能と性能を大幅に向上させる強力なコンピュータチップを開発している。商業パートナーシップを通じて、地球から遠く離れたミッション中に宇宙船がより自律的に動作できるようにする高度な処理技術を生み出している。

NASAの高性能宇宙飛行計算プロジェクトは、宇宙探査に使用される宇宙船の計算能力の向上に焦点を当てている。現在のミッションは、宇宙の過酷な環境に耐えられる十分な耐久性を持つ古いプロセッサに依存している。これらのチップは信頼性があるものの、より高度なミッションに必要な性能を欠いている。同機関は、将来の自律型宇宙船、より高速な機上科学分析、そして月や火星へのミッションで宇宙飛行士を支援するために、より新しく高性能なプロセッサが不可欠であると述べている。

NASAラングレー研究センターのゲームチェンジング開発プログラムのプログラムエレメントマネージャー、ユージン・シュワンベック氏は、「以前の宇宙プロセッサの遺産を基に、この新しいマルチコアシステムは耐障害性、柔軟性、そして極めて高い性能を備えています。宇宙飛行計算の進歩に対するNASAの取り組みは、技術的な成果と協力の勝利です」と述べた。

プロジェクトの中心は、宇宙の過酷な環境に耐えながら、現在の宇宙飛行コンピュータの最大100倍の計算能力を提供する新しい放射線硬化型プロセッサである。カリフォルニア州南部のNASAジェット推進研究所（JPL）のエンジニアは、これらの条件をシミュレートするためのさまざまなテストを実施している。JPLの高性能宇宙計算プロジェクトマネージャー、ジム・バトラー氏は、「私たちはこれらの新しいチップに放射線、熱、衝撃試験を課し、厳格な機能テストキャンペーンを通じて性能を評価しています」と語った。

宇宙飛行の資格を得るには、プロセッサは電子機器を損傷させる可能性のある激しい電磁放射と激しい温度変動に耐える必要がある。太陽や深宇宙からの高エネルギー粒子はコンピュータエラーを引き起こし、宇宙船を「セーフモード」に強制し、エンジニアが問題を解決するまで非必須システムを一時的に停止させる可能性がある。NASAはまた、惑星着陸の課題にチップがどのように対処するかをテストしている。バトラー氏は、「実際の性能をシミュレートするために、通常は大量の着陸センサーデータを処理するために電力を大量に消費するハードウェアを必要とする実際のNASAミッションからの高忠実度着陸シナリオを使用しています。これは、NASAの次の大きな飛躍を可能にするハードウェアに取り組むエキサイティングな時期です」と付け加えた。

テストは2月にJPLで開始され、数か月間継続される予定である。初期の結果は非常に有望で、NASAによると、プロセッサは意図したとおりに機能し、現在宇宙船で使用されている放射線硬化チップの約500倍の性能レベルを示している。チームはまた、コンピュータプログラミングの初期に使用された有名な導入メッセージにちなんで、「ハロー・ユニバース」というタイトルの電子メールを送信するという象徴的な瞬間をもってテストの開始を記念した。

このプロセッサは、JPLとアリゾナ州チャンドラーに拠点を置くMicrochip Technology Inc.が共同開発している。同社は商業パートナーシップを通じてNASAと協力しており、サンプルチップはすでに防衛および商業航空宇宙パートナーと共有されている。この技術は、将来の自律型宇宙船において主要な役割を果たすと期待されている。搭載された人工知能により、宇宙船は通信遅延が人間による制御を非現実的にする場合に、リアルタイムで予期しない状況に対応できる。また、このチップは深宇宙ミッションが膨大な量の科学データを処理、保存、そして地球に効率的に送信するのを支援する可能性がある。NASAは、このプロセッサが最終的に月と火星への有人ミッションをサポートするかもしれないと述べている。

このデバイスはシステムオンチップ（SoC）として知られており、コンピュータの必須コンポーネントを単一のコンパクトなユニットに統合している。プロセッサには、中央処理装置、計算オフロード、高度なネットワーキングシステム、メモリ、入出力インターフェースが含まれている。SoCは、コンパクトでエネルギー効率が高いため、スマートフォンやタブレットで広く使用されている。しかし、NASAのバージョンは、メンテナンスや修理なしで地球から数百万（あるいは数十億）マイル離れた深宇宙で何年も生存できるように設計されている。プロセッサが宇宙での使用が認定されれば、NASAは地球軌道衛星、惑星探査車、深宇宙探査機、有人居住施設など、さまざまなミッションに統合する予定である。この技術は地球上でも利益をもたらす可能性があり、Microchipは航空や自動車製造などの産業向けにプロセッサを適応させる計画である。

このプロジェクトは、NASAラングレーの宇宙技術ミッション局のゲームチェンジング開発（GCD）プログラムによって管理されている。GCDプログラムとJPL（カリフォルニア州パサデナのカリフォルニア工科大学が管理）は、ミッション計画と業界調査から最終納入までの開発プロセスを監督した。NASA JPLは2022年にMicrochipをパートナーとして選定し、同社はプロセッサの研究開発作業に自己資金を提供した。