{"id":13456,"url":"\/distributions\/13456\/click?bit=1&hash=6bf95d5850d39a632d71d9ebb94b8a4e644bc6a23b4e4c2644b39e47003b100d","title":"80 \u0442\u044b\u0441\u044f\u0447 \u0447\u0435\u043b\u043e\u0432\u0435\u043a \u0438\u0441\u043a\u0430\u043b\u0438 \u043f\u0430\u0440\u0443 \u0434\u044b\u0440\u044f\u0432\u043e\u043c\u0443 \u043d\u043e\u0441\u043a\u0443 \u0441\u043f\u0435\u0446\u0430\u0433\u0435\u043d\u0442\u0430","buttonText":"\u0427\u0442\u043e\u043e\u043e?","imageUuid":"a05ce1a7-0771-5520-b8cb-45c9bdd65351","isPaidAndBannersEnabled":false}

Беспилотный автомобиль для Марса: что внутри ровера Perseverance и с какими трудностями NASA столкнулась при разработке Статьи редакции

Агентство хочет отправить робота на Марс, чтобы тот самостоятельно собрал образцы грунта. Это должно помочь найти жизнь вне Земли. Детали проекта — в пересказе материала Wired.

Марсоход Perseverance
NASA

В июле 2020 года NASA собирается запустить очередной марсоход — Perseverance («Настойчивость»). Перед ним стоит задача собрать и сохранить образцы грунта для последующего возврата на Землю. «Настойчивость» проведёт свою командировку, копая кратер Езеро — на его месте 3,5 млрд лет назад была дельта марсианской реки.

Образцы оттуда могут содержать следы внеземной жизни. Только чтобы их найти, потребуется мощный компьютер, подходящий для работы на Марсе.

Изображение кратера Езеро — места миссии «Настойчивости» NASA

Автономность на старом «железе»

«Настойчивость» гораздо автономнее четырёх предыдущих марсоходов NASA. Инженер-робототехник Лаборатории реактивного движения NASA Филипп Тву называет её «беспилотным автомобилем на Марсе». Как и земные аналоги, ровер будет ориентироваться в пространстве за счёт набора сенсоров, передающих собранные данные алгоритмам машинного зрения.

И если в земных беспилотных машинах мощное «железо», то основной вычислительный центр «Настойчивости» мог бы сойти за высокопроизводительный в 1997 году: процессор с частотой 200 МГц, 2 ГБ флэш-памяти и 256 МБ оперативной. Чтобы совместить в «мозге» ровера исследовательскую функцию и режим автономного вождения, инженеры NASA внедрили второй компьютер, который возьмёт на себя роль водителя.

Навигационные программы предыдущих роверов делили ограниченные вычислительные ресурсы со всеми другими системами. Чтобы доехать из одной точки в другую, марсоходу нужно было сфотографировать окружение, немного проехать, а затем на несколько минут остановиться для планирования следующего шага.

«Настойчивость» же может делегировать процессы визуального ориентирования на отдельный компьютер, и теперь главный компьютер будет решать, куда должен попасть ровер, а компьютер с машинным зрением — следить, чтобы на пути не было камней и скал.

Автономность чрезвычайно важна для задачи «Настойчивости». Расстояние между Землей и Марсом настолько велико, что радиосигналу может понадобиться 22 минуты на путешествие в одном направлении. Эта существенная задержка не позволяет управлять марсоходом в реальном времени.

Как устроено «зрение» марсохода

У «Настойчивости» плотный график: нужно десантировать небольшой вертолёт для лётных испытаний, собрать десятки образцов породы и найти на поверхности планеты площадку для их хранения (позднее другая миссия заберёт этот груз на Землю и будет искать в нём следы жизни). Чтобы успеть справиться со всеми делами за год, роверу нужно будет принимать множество навигационных решений самостоятельно.

Для определения собственного положения на Марсе «Настойчивость» будет пользоваться стереозрением и визуальной одометрией. Стереозрение совмещает два изображения с «левой» и «правой» камер, чтобы получить объёмную картину окружения ровера, а программа визуальной одометрии анализирует разделение изображений во времени и оценивает, насколько далеко продвинулся аппарат.

Эта комбинация технологий используется NASA уже десятки лет, постоянно дополняется и совершенствуется новыми программами и «железом».

Мачта марсохода Perseverance с камерами и сенсорами

Новая цифровая оптика «Настойчивости» позволят ей автономно ориентироваться в окружении в несколько раз быстрее предшественников, что освобождает больше времени на основные научные задачи. Но всё равно на расстояние, которое ленивец преодолеет за час, марсоходу понадобится целый день. Тем не менее для инженеров NASA новый ровер — гоночный болид в сравнении со старыми моделями.

Самое большое расстояние, которое ранее проходил марсоход, — 219 метров. Мы готовы держать темп в 200 метров каждый день, и это рекорд.

Филипп Тву
инженер-робототехник Лаборатории реактивного движения NASA

Радиация и её влияние на процессоры

«Настойчивость» не виновата, что думает медленно: это всё радиация. Марс не обладает плотной атмосферой или магнитным полем, защищающим от потока заряженных солнечных частиц, которые влияют на производительность компьютеров. Радиационные частицы могут отключить транзисторы в неподходящее время, и накапливающееся число ошибок может привести к зависанию компьютера. Это ставит под угрозу сохранность данных и успех всей миссии.

Можно добавить ещё транзисторов, а можно поработать над чипом. Обычно защита чипа от радиации снижает его производительность. Это обусловлено конструкцией процессора, а также тем, что сами испытания радиационной защиты нового компонента занимают много времени. К моменту получения необходимой квалификации чипа производительность процессоров текущего поколения кратно его превосходит.

Космическая промышленность США традиционно не стремится рисковать, и эта логика ясна. Одна маленькая ошибка может привести к провалу всей миссии, так что лучше использовать не новые компоненты, а те, что уже были в космосе.

Минал Савант
архитектор космических систем в компании Xilinx, которая разработала чип машинного зрения для «Настойчивости»

Красная песочница в Пасадене

Даже если «железо» идеально, алгоритм всегда может ошибиться. К таким ошибкам относятся случаи, когда ровер не может увидеть объект или путает его с чем-либо. Чтобы решить эту проблему, можно направлять в навигационную систему марсохода данные с других сенсоров, чтобы не полагаться только на зрение. К примеру, гироскопы и акселерометры помогут оценить угол наклона и твёрдость поверхности.

Другое решение — прогнать через алгоритмы ровера как можно больше сценариев перед запуском, чтобы избежать неожиданностей на Марсе. В Лаборатории NASA в Пасадене есть большое поле с разбросанными булыжниками и красной пылью, имитирующее марсианскую поверхность, — Марсов двор. В течение нескольких лет он служил испытательным полигоном для алгоритмов, управляющих «Настойчивостью».

Инженер Филипп Тву с коллегами периодически выводили копию ровера во двор и намеренно выстраивали сценарии, которое могли бы сбить его с толка. К примеру, проверяли, сможет ли марсоход самостоятельно выехать из тупика, в который он сам же и попал.

Марсов двор в лаборатории NASA в Пасадене

Однако не все ситуации можно смоделировать, просто раскидав камни по гигантской песочнице в случайном порядке. Большинство испытаний навигационных алгоритмов «Настойчивости» были проведены в виртуальной среде, где группа управления ровером подбрасывала алгоритмам все возможные варианты развития миссии и изучала реакцию компьютеров.

Инженеры NASA считают, что результаты испытаний визуальных алгоритмов в связке с данными сенсоров ровера позволят аппарату проходить куда более сложные маршруты, нежели удавалось любому предыдущему марсоходу.

Главное испытание «Настойчивости» предстоит в феврале 2021 года, когда ровер приземлится на Марсе. Если всё пройдёт гладко, его путешествие может помочь найти жизнь вне Земли.

0
44 комментария
Написать комментарий...
Аккаунт заморожен

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
Nekton

Или пневматика

Ответить
Развернуть ветку
Повседневный завод

Лучше бы в Воронеж отправили.
Может там есть жизнь 

Ответить
Развернуть ветку
Roman Maximov

Опасно очень, в Воронеже говорят есть металлолом - он может там долго не выжить и попасть в него.

Ответить
Развернуть ветку
Кинес Кизиитов

ничего не напоминает

Ответить
Развернуть ветку
Борис Юрьевич

Лучше бы на Европу или Энцелад отправили, где есть океаны жидкой воды.

Ответить
Развернуть ветку
Аккаунт заморожен

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
Борис Юрьевич

На Энцеладе же вроде гейзеры бьют.

Ответить
Развернуть ветку
Антон Ревенко

Гейзеры то бьют, но там на столько высокое давление и низкий порог устойчивости, что ровер просто снесёт... Учитывайте факт малой гравитации и никакого сопротивления, это тяжело. 

Ответить
Развернуть ветку
Борис Юрьевич

А может быть всё дело в том что Марс распиарен через фильмы и литературу, и NASA легче выбить под него деньги. Например тот же Титан гораздо лучше для пилотируемой миссии. Человек на Титане даже дышать сможет, верне не сразу помрёт.

Ответить
Развернуть ветку
Нейросеточка

Дышать чем я стесняюсь спросить? 

Ответить
Развернуть ветку
Борис Юрьевич

Азотом. Всю жизнь им дышу, наш воздух на 80% это азот. То есть на Титане не нужен скафандр, достаточно кислородной маски и печки чтобы согреться. И давление шикарное - без скафандра будешь как огурчик после ведра кофе в антициклон (наверно 😁). А на Марсе без скафандра кровь начнёт кипеть и привет.

Ответить
Развернуть ветку
Vladimir Ponomarev

Мне всегда нравились эти замечательные истории о кислородной маске при температуре ниже -150°С. Главное - не забыть надеть шапку и варежки, чтобы не простудиться.😄

Ответить
Развернуть ветку
Anton Reut

Он там замерзнет фатально, никакой РИТЭГ не поможет, а солнца там очень мало.

Ответить
Развернуть ветку
Борис Юрьевич

Солнце и не нужно. По оценке Европейского космического агентства, жидких углеводородов на поверхности Титана в сотни раз больше, чем нефти и природного газа на Земле. Титан это огромная батарейка. Если люди его колонизируют - Земля станет нищей деревней на фоне Титана.

Ответить
Развернуть ветку
Anton Reut

Чувак, бензин без кислорода или какого то другого окислителя НЕ ГОРИТ )))

Ответить
Развернуть ветку
Борис Юрьевич

Титан же покрыт льдом. Электролизом воды получаешь кислород, заправляешь в ДВС и готово.

Ответить
Развернуть ветку
Anton Reut

Просто одна история охуительней другой )

Ответить
Развернуть ветку
Борис Юрьевич

Ну так я об этом и написал. NASA легче выбить деньги под бестолковый Марс, т.к. рядовому избирателю в это проще верится. Люди же смотрели фильм Марсианин с Мэттом Деймоном и Маск ещё постоянно про него пишет.

Ответить
Развернуть ветку
Антон Антонов

Это рискованно и дорого, а Марс — знакомо и понятно.

Ответить
Развернуть ветку
Егор Демешко
основной вычислительный центр «Настойчивости» мог бы сойти за высокопроизводительный в 1997 году: процессор с частотой 200 МГц, 2 ГБ флэш-памяти и 256 МБ оперативной

Объясните, почему?

Ответить
Развернуть ветку
Anton Reut

Космос полон высокоэнергетических частиц которые пробивая современную электронику очень сильно влияют не нее из за очень сильной миниатюризации элементов (некоторые элементы имеют толщину в несколько атомов например)

Ответить
Развернуть ветку
0 0

Потому что в космосе нужна радиационная устойчивость. Обычный проц будет в таких условиях глючить, а стойкие к радиации варианты — вот такие вот они, на много поколений отстают от переднего края микропроцессорных технологий. И потому что там другие трейд-оффы и потому что это просто сверхузкая ниша.

Этот RAD750 — дизайн двадцатилетней(!) давности. 10 миллионов транзисторов, 2001-й год. Времена, когда башни в Нью-Йорке ещё стояли, самым популярным сериалом в мире были "Друзья", а многих из читающих эти строки, наверное, не было. :) 

Ответить
Развернуть ветку
Anton Reut

Надо еще добавить что современный проц будет сбоить как раз из за очень тонких тех процессов которые достигли 7 нанометров и в этих условиях даже ОДНА высокоэнергетическая частица может сменить 0 на 1 в каком нибудь регистре процессора. В этом плане какой нибудь Zilog Z80 будет на порядки надежнее, как пример опыт кораблей Союз которые совсем недавно летали вообще на аналоговой автоматике и очень надежны.

Ответить
Развернуть ветку
Алексей Тарасов

Какой смысл сейчас сидеть на "широких" транзисторах? Не этот протон, так следующий, но всё равно перебросит ключ. Понятно, что раньше по другому (тоньше) просто и не умели делать. Но сейчас одно единственное ядро в GPU наверно быстрее тех пентюков из середины 90-х. Можно делать, например, 500-кратное резервирование. Распределение коротких блоков кода по сотням ядер, всех сразу поток не выбьет. Тут скорее вылезает проблема защиты большой разделяемой памяти на борту, но никак не проблема слабой вычислительной мощности. Ещё десять лет назад могли бы начать строить такую архитектуру. Выглядит как НАСА очень не торопится осваивать космос.

Ответить
Развернуть ветку
Anton Reut

Один простой вопрос - ЗАЧЕМ? Зачем везти на Марс последний core-i9? Что он там будет такое считать? Для него там просто нет столько работы. Элементарный принцип достаточности - тебе не нужен экскаватор что бы пересадить цветочки в клумбу.

Ответить
Развернуть ветку
Аккаунт удален

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
Nekton

Без нейросетей уже проезжали многие километры. Имхо незачем усложнять там где 5 типов грунта, 10 типов камней.

Ответить
Развернуть ветку
Аккаунт удален

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
Nekton

Вы же читали новость. Там нет про нейросеть ни слова. 

Ваши умозаключения понятны. Но лично мне сложно понять зачем усложнять сейчас. Если вы заметили, то программирование это последнее о чем они заботятся..

Ответить
Развернуть ветку
Аккаунт удален

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
Повседневный завод

А как же постить новости на сайт NASA? А комменты на vc?
*сраказм моуд офф

Ответить
Развернуть ветку
Anton Reut

Если нейросеть прожорливая то роверу не хватит энергии кормить всю эту электронику, там РИТЭГ и солнечные батареи не сильно то мощные.

Ответить
Развернуть ветку
Аккаунт удален

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
Аккаунт заморожен

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
Nekton

Радиационная частица - несуществующий термин.

Есть три типа радиационного излучения. Альфа, бетта, и гамма. Альфа - это ядро атома гелия, бетта - это электрон/позитрон, гамма - гамма квант.

Есть элементарные частицы - электрон, протон, нейтрон и пр.
И есть ядра атомов, ионы. И рентгеновское излучение. Еще кластеры.
Все это - ионизирующая радиация.

Ответить
Развернуть ветку
Повседневный завод

and... 

Ответить
Развернуть ветку
Nekton

 note abstract

Ответить
Развернуть ветку
Anton Reut

Я: Рассказываю какие бывают частицы в космосе и чем отличаются.
Обыватель:

Ответить
Развернуть ветку

Комментарий удален модератором

Развернуть ветку
Аккаунт удален

Комментарий недоступен

Ответить
Развернуть ветку
Повседневный завод

Не полетит - там бухла нет

Ответить
Развернуть ветку
Дмитрий Шалатонов

Свой дом засрали,надо новый искать? 
Туалет на втором этаже,на первом:засрали уже
(С) Шнур.

Ответить
Развернуть ветку
Anton Reut

Вот только Марс не дом, там во много раз хуже чем например на северном полюсе, но что то мы не наблюдаем на наших полюсах развитых колоний и счастливых поселенцев. 
Кстати на Южном полюсе еще хлеще, за счет высотности и разреженного воздуха.

Ответить
Развернуть ветку
0 0

.

Ответить
Развернуть ветку
Читать все 44 комментария
null