NASA ra mắt "siêu chip" mới với sức mạnh gấp 500 lần

NASA đang triển khai thử nghiệm một bộ vi xử lý không gian tiên tiến được thiết kế để nâng cao đáng kể năng lực tính toán cho các tàu vũ trụ.

Con chip này là thành quả của sự hợp tác giữa NASA và tập đoàn Microchip Technology, hướng tới mục tiêu cho phép các thiết bị bay xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ và tự đưa ra quyết định quan trọng ngay tại chỗ mà không cần chờ đợi mệnh lệnh phản hồi từ Trái đất.

Theo các chuyên gia, công nghệ này sẽ tạo ra bước ngoặt trong cách NASA thực hiện các cuộc thám hiểm không gian sâu, hạ cánh xuống các hành tinh xa xôi cũng như các sứ mệnh đưa con người lên Mặt trăng và Sao Hỏa.

Kết quả thử nghiệm ban đầu tại Phòng thí nghiệm Phản lực (JPL) của NASA tại California cho thấy con chip mới hoạt động với hiệu suất nhanh gấp gần 500 lần so với các bộ vi xử lý chịu bức xạ hiện đang được sử dụng trong không gian. Đây được xem là trái tim của dự án Tính toán Không gian Hiệu suất cao (HPSC).

Khác với các loại chip thương mại dùng cho máy tính thông thường, hệ thống này phải đảm bảo khả năng sống sót trong môi trường bức xạ cực kỳ khắc nghiệt, chịu đựng được các rung động mạnh khi phóng tên lửa và sự thay đổi nhiệt độ đột ngột trong nhiều năm mà không thể sửa chữa hay thay thế.

Về mặt cấu trúc, phần cứng này được thiết kế theo dạng hệ thống trên một vi mạch nhỏ gọn, tích hợp nhiều chức năng tính toán chính bao gồm bộ xử lý trung tâm, hệ thống kết nối mạng, bộ nhớ và các giao diện đầu vào, đầu ra.

Kiến trúc này có nhiều điểm tương đồng với thiết kế nhỏ gọn thường thấy trên điện thoại thông minh hay máy tính bảng hiện nay.

Tuy nhiên, phiên bản dành cho không gian của NASA được gia cố đặc biệt để ngăn chặn các lỗi điện tử vốn có thể làm tê liệt toàn bộ hoạt động của tàu vũ trụ. Đại diện NASA cho biết, hệ thống đa nhân mới này không chỉ có khả năng chịu lỗi cao, linh hoạt mà còn đạt hiệu suất cực lớn, thể hiện sự thành công trong nỗ lực hợp tác kỹ thuật đỉnh cao.

Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ tin rằng bộ vi xử lý này cuối cùng sẽ trở thành nền tảng hỗ trợ cho các hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI) trên tàu vũ trụ. Nhờ đó, các con tàu có thể tự phân tích môi trường xung quanh, nhận diện các mối nguy hiểm để điều hướng và phản ứng với những tình huống bất ngờ trong thời gian thực.

Hiện nay, nhiều tàu vũ trụ vẫn phải sử dụng các bộ vi xử lý cũ kỹ, lạc hậu do các chip hiện đại rất khó tồn tại trước bức xạ vũ trụ. Hạn chế này khiến khả năng tính toán tại chỗ bị kìm hãm, buộc các sứ mệnh phải phụ thuộc quá nhiều vào việc gửi dữ liệu về Trái đất để xử lý.

Để đảm bảo độ tin cậy, các kỹ sư tại JPL đã dành nhiều tháng để "tra tấn" con chip dưới các điều kiện mô phỏng không gian khắc nghiệt nhất, từ chiếu bức xạ, thử nghiệm nhiệt độ đến đánh giá va đập và nhiễu điện từ.

Bức xạ vẫn luôn là thách thức lớn nhất khi các hạt năng lượng cao từ Mặt trời có thể làm hỏng thiết bị và buộc hệ thống phải tạm ngừng hoạt động. Ngoài ra, NASA cũng sử dụng các kịch bản mô phỏng hạ cánh xuống hành tinh với độ chính xác cao để kiểm tra khả năng xử lý dòng dữ liệu cảm biến khổng lồ của chip trong tích tắc.

Sau khi vượt qua các chứng nhận bay, bộ vi xử lý này dự kiến sẽ được trang bị cho các tàu quỹ đạo, xe tự hành, trạm trú ẩn cho phi hành gia và các thiết bị thăm dò không gian sâu.

Không chỉ giới hạn trong vũ trụ, NASA kỳ vọng công nghệ chip siêu bền này sẽ mang lại lợi ích cho các ngành công nghiệp dưới mặt đất như sản xuất máy bay và ô tô, nơi đòi hỏi các linh kiện điện tử có độ bền và hiệu suất cực cao trong môi trường làm việc khắc nghiệt.