В ближайшие 20 лет NASA будет уделять большое внимание облачным суперкомпьютерам, когнитивным компьютерам, большим данным, а также роботам, которые научатся еще лучше общаться с людьми.

Технический план NASA на 2015 год представляет собой большой набор документов по обслуживанию космических миссий, включая марсианскую, а также по развитию новых технологий защиты компьютеров от радиации.

Сейчас NASA предлагает комментировать свои технические планы, которые являются частью инвестиционной стратегии агентства. В них отражены потребности ведомства на период с 2015 по 2035 год. В предисловии говорится:

«Амбициозные миссии NASA требуют расширения границ технологических возможностей для решения сложных проблем. Говоря об исследовании космоса, создание сред для жизни и работы людей в космосе, навигация и полеты на большие расстояния, производство продукции в космосе, приземление на поверхности планет и взлет с них, быстрое сообщение между Землей и космическими системами – вот некоторые из серьезных технологических проблем, которые необходимо решить перед тем, как на Марс ступит нога человека. Говоря об аэронавтике, проблем не меньше: высокоточные, интегрированные, распределенные системы симуляции; новое поколение контроля воздушного движения; новое поколение транспортных средств; сотрудничество США и мирового сообщества в области безопасности и эффективности воздушного сообщения с одновременным снижением уровня шума и углеродных выбросов.»

Для измерения эффективности этих технологий NASA будет использовать TechPort – специальную интернет-систему, которая анализирует различные технические решения и проекты и сравнивает их с задачами агентства.

Визуально технические направления из плана NASA выглядят следующим образом:

В рамках этой статьи мы сделаем акцент на технологиях моделирования, симуляции и обработки информации, а также робототехнических и автономных системах.

На фронте информационных технологий в NASA говорят, что будут и дальше работать над гибридными средами. В NASA отмечают, что широкое использование облачного компьютинга, особенно суперкомпьютеров, пока слишком дорого. В документе говорится:

«Хотя некоторые приложения NASA размещаются в облаке, более широкое использование облака требует прозрачности работы и уровня безопасности информационных технологий, сопоставимой с системами NASA средней критичности. Решение этих технологических задач позволит NASA при необходимости использовать облако для суперкомпьютинга путем прозрачной отправки вычислений в публичные облака, таким образом решая проблему нехватки времени в критических ситуациях. Эксперименты на суперкомпьютерах показывают, что перенос суперкомпьютерных вычислений в облако пока слишком трудоемок и дорог, а максимальная емкость слишком мала, чтобы дать существенную выгоду. Технологии автоматического вынесения расчетов в облако позволят решить многие из подобных проблем в течение пяти лет, что позволит NASA нарастить мощность суперкомпьютеров как минимум на 50% при всего 10%-й потере времени для отправленных в облако задач. При решении этих задач облачный суперкомпьютинг может быть задействован в ближайших миссиях по освоению космоса. Однако, чтобы эти технологии стали полезными, облако должно быть сопоставимо по рентабельности с внутренними суперкомпьютерами NASA.»

Суперкомпьютеры для NASA критичны, поскольку ему необходимо симулировать миссии многократно. В агентстве надеются, что вакуум заполнят когнитивные компьютеры, но произойдет это не сегодня. NASA отмечает:

«Когнитивный компьютинг, основанный на искусственных нейронах и синапсах, может стать эффективным способом демонстрации человеческих возможностей по обучению на примерах, наблюдению, голосовому взаимодействию, поиску сложных отношений в данных и адаптации к обстоятельствам без перепрограммирования. Это позволит резко ускорить темпы научных миссий NASA посредством анализа больших данных, а также запускать более адаптируемые роботизированные зонды в глубокий космос. Когнитивные компьютеры должны иметь в 40 млн раз больше нейронов и синапсов, чем у нынешних моделей, при этом использовать гораздо меньше энергии.»

Говоря о чисто компьютерных технологиях, вот некоторые из технологий, которые нужны NASA:

В NASA также говорят, что для симуляции и интеграции движущихся элементов миссий будут использоваться компьютеры эксафлопсной производительности:

«Сегодня большинство симуляторов основаны на эвристике и подобии, что часто недостаточно для удовлетворения постоянно и агрессивно растущих требований миссий NASA. Поскольку эти симуляторы не основаны на понимании фундаментальных физических процессов, они часто применимы только к тестовым условиям, под которые настроены их коэффициенты и параметры. Применение большинства таких симуляторов создает большие, но малопонятные неопределенности, ухудшает производительность, повышает стоимость и риск.»

Стоит отметить, что в плане информационных технологий план NASA несколько обескураживает. Агентству нужны самые разные технологии, от скоростных сетей до безопасных сред.

Конечно, у NASA есть собственные ИТ-отделы, которые могут заняться теми же роботами. Если вкратце, то NASA нужны системы с повышенной автономностью.

Вот что говорится в отдельном документе о роботах:

«Цель роботов и автономных систем – расширить наши возможности по освоению планет и манипулированию активами и ресурсами, что поможет нам лучше понимать планетарные тела с помощью удаленных и локальных датчиков, готовить их для прибытия человека, поддерживать наши экипажи при работе в космосе, поддерживать ресурсы, которые они оставляют после себя, и повышать эффективность наших операций. Эти цели будут достигаться за счет прогресса в датчиках и восприятии роботов, мобильных технологиях и манипуляторах, технологиях сближения и стыковки, автономных возможностях наземных систем и человекосистемной интеграции.»

Для реализации этих задач NASA планирует совершенствовать датчики, технологии визуализации и различные алгоритмы, а роботам предстоит научиться лучше ориентироваться на сложной местности, а также углубляться под поверхность.

Вот как выглядит план NASA в части робототехники:

Большую роль здесь будут играть технологии так называемой человекосистемной интеграции, поскольку во многих случаях координация действий должна быть полностью автономной.

В NASA отмечают:

«Ввиду сложности координации однородной команды людей и автономных систем ключевым преимуществом является разработка таких инструментов и методик, которые позволят каждому агенту иметь несколько командных путей и степеней автономии. Другое ключевое преимущество – разработка продвинутых пользовательских интерфейсов, благодаря которым люди (как на земле, так и в космосе) и автономные системы смогут ясно общаться о своих задачах, возможностях, планах и достижениях, совместно решать проблемы, особенно при невозможности их решения в автономном режиме, и взаимодействовать разными способами (диалог, жесты), как локально, так и удаленно.»

Larry Dignan/ZDnet