Spaceborne Computer: Hochleistungsrechner im All
Unter dem Namen Spaceborne Computer betreiben Hewlett Packard Enterprise (HPE) und die Nasa auf der Internationalen Raumstation (ISS) bereits den zweiten Hochleistungscomputer. Wir sprachen darüber mit Dr. Mark Fernandez, leitender Entwickler (Principal Investigator) des Spaceborne Computers 2 bei HPE und als Nutzlastentwickler (Payload Developer) Ansprechpartner für die Nasa. Er sagt: Supercomputer im All nutzen uns auch hier auf der Erde. Sie erweitern unsere Forschungsmöglichkeiten und erlauben neue Einsichten.
Im Interview erklärt Fernandez uns, was die Herausforderungen beim Betrieb normaler, unmodifizierter kommerzieller Hardware ( commercial off-the-shelf(öffnet im neuen Fenster) , COTS) im All sind. Wir sprachen über die Entwicklung von Spaceborne 1 zu Spaceborne 2 , über die Ziele des Projekts, mögliche Nachfolger und die Bedeutung für uns Erdgebundene.
Golem.de: Herr Fernandez, was ist das Ziel der Spaceborne Computer und warum möchte ich einen Hochleistungsrechner im All haben?
Mark Fernandez: Wir haben der Nasa viele Jahre Hochleistungsrechner geliefert, insbesondere für das Forschungszentrum Nasa Ames(öffnet im neuen Fenster) . Eine ihrer Aufgaben ist die Unterstützung von Weltraummissionen, nach den Spaceshuttle-Abstürzen gewann das an Bedeutung. Ames musste Start und Landung unter allen möglichen Bedingungen simulieren. Im Rahmen der Missionen zum Aufbau der ISS haben sie dann noch weitere Berechnungen übernommen.
Also, in weiser Voraussicht kamen die Verantwortlichen von Ames zu uns und sagten: Wenn wir zum Mond und weiter, zum Mars, fliegen, können wir unsere Aufgaben nicht von der Erde aus erfüllen. Die Entfernungen sind zu groß. Wenn Sie den Film Der Marsianer(öffnet im neuen Fenster) gesehen haben, wissen Sie: Es dauert 20 Minuten, um eine Anfrage zur Erde zu senden, dann müssen die Wissenschaftler eine Antwort finden und diese braucht wieder 20 Minuten zurück. Der Marsianer wird beispielsweise von einem Staubsturm überrascht. Das Wettermodell dafür hätte man auf dem Mars haben wollen.
Nasa Ames hat uns also für Spaceborne 1 drei einfache Fragen gestellt. Erstens: Könnt ihr normale, kommerzielle, unmodifizierte Computer – dieselben wie unsere Hochleistungsrechner – in eine Rakete packen und werden sie die Belastungen des Starts aushalten? Zweitens: Es gibt auf der ISS keine Techniker, könnt ihr Nicht-ITlern – Astronauten – beibringen, sie zu installieren – in Schwerelosigkeit? Und drittens: Werden die Computer funktionieren und korrekte Ergebnisse liefern? Wenn ja, wie lange?
Wir hatten dafür eine einjährige Mission und sind erfolgreich gestartet. Der Computer wurde installiert und in Betrieb genommen und wir haben das eine Jahr Missionszeit übertroffen. Er blieb 1,8 Jahre auf der ISS und vor Ende der Mission bat Ames uns, Spaceborne 2 durchzuführen. Das ist eine komplett andere Mission, bei der es darum geht zu zeigen, was man mit einem Hochleistungsrechner auf der ISS machen kann, nachdem wir gezeigt haben, dass er funktioniert. Wir haben ihn für die wissenschaftliche Community geöffnet, damit sie dort ihre Ideen testen können.
Herausforderungen
Golem.de: Die Nasa hat das Projekt also initiiert. Wissen Sie, ob auch andere Unternehmen angefragt wurden, gab es ein Auswahlverfahren?
Fernandez: Nein, es war eine Zusammenarbeit, nicht nur wissenschaftlich, sondern auch finanziell. Es kostet 10.000 US-Dollar pro Pfund, etwas zur ISS zu schicken. Das hat die Nasa übernommen und auch die Zeit der Astronauten für Installation und Betrieb gezahlt. Wir haben im Gegenzug Hardware, Software und technischen Support geliefert.
Golem.de: Sie haben bereits einige der Herausforderungen für kommerzielle, unmodifizierte Computer im All benannt. Was hat Ihnen am meisten Sorgen gemacht und die meiste Aufmerksamkeit benötigt?
Fernandez: Ich sage es ungern, aber es waren dieselben Bedenken wie bei der Einführung einer neuen Technologie in einem Rechenzentrum auf der Erde: Spannungsversorgung, Kühlung, Netzwerk, Speicher.
Die Kühlung auf der ISS ist erstklassig. Wir nutzen Wasserkühlung, haben also einen wassergekühlten Hochleistungscomputer auf der ISS. Wir nutzen, was auf der Erde als Rear Door Heat Exchanger bezeichnet wird. Der Computer ist luftgekühlt, die Luft strömt dann durch einen Kupfer-Wärmetauscher, der übergibt die Wärme an die Moderate Temperature Loop (PDF)(öffnet im neuen Fenster) , die sie ins All abführt.
Bei Spaceborne 1 waren wir so begeistert von dem Projekt, dass wir einfach Computer genommen haben, die gerade da waren. US-Computer mit einem 120V Standardnetzteil. Die ISS ist aber international, keines der Module hat eine native Versorgung mit Wechselspannung. Man muss die verfügbare Gleichspannung mit einem Inverter auf die nationalen Bedürfnisse anpassen, das war ein Problem. Wir hatten bei Spaceborne 1 mehrere Ausfälle der Versorgungsspannung.
Bei Spaceborne 2 haben wir das verbessert. Als internationales Unternehmen unterstützt HPE verschiedene Netzteile für verschiedene Spannungen, inklusive der Telekommunikationsbranche, die Gleichstrom nutzt. Also haben wir für Spaceborne 2 Gleichstromnetzteile verwendet und versorgen sie direkt aus den Solarpanelen der ISS.
An Speicher haben wir für Spaceborne 1 20 SSDs hochgeschickt, installiert als Direct Attached Storage, wie wir es auf der Erde machen würden. Neun davon fielen aus, das hat uns ernsthaft Sorgen gemacht. Bei Spaceborne 2 nutzen wir wieder etablierte Technologie, um herauszufinden, wie lange die SSDs überleben können. Die Hälfte der SSDs ist in einem Hardware-Raid, die andere in einem Software-Raid. Wir wollen die Ergebnisse vergleichen und bis heute, nach etwas mehr als einem Jahr, haben wir keine SSD verloren.
Die letzte Herausforderung ist das Netzwerk. Es ist nicht gut, aber eine perfekte Analogie zu den Herausforderungen des Edge Computing hier auf der Erde. Der Landwirt auf dem Feld oder die Ärzte ohne Grenzen haben auch kein gutes Netz. Durch die Konzentration auf Edge Computing können wir die Defizite des Netzes überwinden.
Welche Hardware steckt drin?
Golem.de: Sie haben schon ein wenig über die Hardware erzählt, mich interessiert noch, welche CPUs und GPUs genutzt werden.
Fernandez: GPUs sind toll für Bild- und Signalverarbeitung und werden jetzt viel für KI genutzt. Also, ja, wir haben beides an Bord, x86-Prozessoren, eine GPU mit geringer Leistungsaufnahme und ECC-Speicher. Die genauen Modelle nennen wir nur gegen NDA (Non-disclosure agreement, Geheimhaltungsvertrag, Anm. d. Red.). Wenn Wissenschaftler ein Experiment machen und es läuft, dann sagen wir ihnen das, damit sie dafür optimieren können. Aber alles sind Standardkomponenten.
Golem.de: Können Sie mir die Fertigungsprozesse von CPU und GPU nennen? Denn das bringt mich zu einer anderen Frage: Wie lange kann kommerzielle, unmodifizierte Hardware genutzt werden, wenn die Strukturgrößen der Prozessoren geringer werden – was sie anfälliger für Fehler durch Strahlung macht?
Fernandez: Ja, das bringt uns zu dem, was wir Härtung mit Software nennen (Härtung bedeutet, ein System auf Fehler anzupassen und so deren Auswirkung zu minimieren, Anm. d. Red.). Traditionell hat man in der Raumfahrt einen sogenannten präventiven Ansatz verfolgt: Man tut alles, um Fehler zu verhindern. Das bringt einen zum State-of-the-Art-Prozessor für Weltraumflüge, den Rad750 .
Er wurde 1997 entwickelt, hat einen mit 200 MHz getakteten Kern und kostet 200.000 US-Dollar. Normalerweise nutzt man davon drei, die eine Mehrheitsentscheidung über das Ergebnis fällen. Das ist nicht nur teuer, man muss auch jemanden finden, der diese Antiquität programmieren kann. Es gibt wenig Speicher, wenig Cache, darauf läuft kein modernes Betriebssystem.
Also haben wir einen, wie die Nasa es nennt, fehlerzentrierten Ansatz (consequential approach) verfolgt. Dabei geht es nicht darum, was einen Fehler verursacht, die Frage ist: Was mache ich, wenn eine Komponente außerhalb der Spezifikation ist, ein Zustand sich zu einem anderen verschlechtert? Wir haben also zwischen Spaceborne 1 und 2 viel Zeit damit verbracht, sogenannte Zustandstabellen zu erstellen. Die Strahlungsleute waren von dem Vorschlag nicht begeistert.
Wir haben also alle, primär durch Strahlung fehleranfälligen Komponenten betrachtet und den Zustandsraum analysiert. Parallel dazu haben unsere Hardware-Experten alle kommerziell verfügbare Redundanz eingebaut. Wir haben natürlich redundante Lüfter, redundante Netzteile.
Wir haben das ins Extreme getrieben – mit redundanten Servern und redundanten Chassis. Die Welt sieht, dass ich einen Computer da oben habe, aber tatsächlich sind es Zwillinge. Ohne dass es jemand mitbekommt, laufen Experimente parallel auf den redundanten Computern. Wenn also mit einem Experiment etwas schiefgeht, habe ich die Ergebnisse vom anderen Server.
In Gesprächen unter anderem mit der Nasa stellte sich heraus, dass sie ihre Anwendungen in virtuelle Maschinen oder Docker migrieren. Das portieren sie auf den Rad750. Gut, sagte ich, ihr könnt eine Menge Geld ausgeben um drei davon ins All zu bringen. Aber im Spaceborne Computer 2 haben wir zehn Sockel, jeder davon hat mehrere Kerne. Ihr habt bereits eine VM, die in einen passt, also könnt ihr statt drei redundanter Kopien 6, 9 oder 12 haben.
Warum lasst ihr nicht eure Experten für Ausfallsicherheit einmal schauen, wie viele erforderlich wären und spart euch das Geld und den Aufwand für die Portierung auf den Rad750? Das ist unsere vorwärtsgerichtete Entwurfsphilosophie. Der Grundgedanke ist, dass der Rad750 den Rechenanforderungen auf dem Mond oder Mars nicht genügt. Beteiligte Wissenschaftler werden dieselben Computer wie in ihrem Labor haben wollen, maximal die vorherige Generation.
Das kann Software-Härtung
Golem.de: Habe ich das richtig verstanden, dass Sie denken, dass auch missionskritische Komponenten durch kommerzielle, unmodifizierte Hardware ersetzt werden könnten?
Fernandez: Wir bei HPE plädieren nicht dafür. Wir teilen so viel wie möglich an Daten mit denen, die das bewerten können. Wir konzentrieren uns auf die Wissenschaftler und Ingenieure, der Bereich ist ausgereift genug, um zweigleisig zu fahren. Es gibt noch immer die Raketenwissenschaftler, die einen hin- und zurückbringen. Wir machen alles bis auf den sogenannten Core Computer Complex, also Lebenserhaltung, Kommunikation, Navigation, Antrieb.
Nachdem Spaceborne 1 weggeflogen und zurückgekommen ist, wird Spaceborne 2 nun eine Weile bleiben. Die Wissenschaftler und Ingenieure machen Experimente. Wir brauchen die Rechenleistung vor Ort, damit sie diese Mission erfüllen können. Darum geht es bei Spaceborne – das System zu realisieren und zu verbessern, damit dies geschehen kann.
Golem.de: Wenn ich es richtig verstanden habe, ist dieser Ansatz unabhängig von der Fertigungstechnologie der genutzten Hardware. Denn wenn die Strukturen kleiner werden, erhöhe ich einfach die Redundanz. Wenn also ein Prozessor fehleranfälliger wird, nutze ich einfach mehr, um das zu kompensieren.
Fernandez: Genauso ist es. Beim Härten mit Software – im Gegensatz zum Härten eines bestimmten Chips – härte ich das System mit mehreren verteilten Kopien der Software. Genauso machen wir das auf der Erde, das ist die Idee hinter Raid und Disaster Recovery .
Golem.de: Wo wir gerade beim Härten mit Software sind: Wenn ich Software auf dem Spaceborne Computer 2 laufen lassen möchte, muss ich gegen spezielle Bibliotheken linken oder einen speziellen Compiler nutzen? Passiert Fehlererkennung oder -korrektur in der Software?
Fernandez: Nein. Es ist vollständig commercial off-the-shelf. Ich kann Ihnen die Liste mit der Hard- und Software zeigen, die wir nutzen: Sie können exakt das gleiche System kaufen. Es ist nichts Besonderes. Was wir Besonderes bei Spaceborne 2 machen, sind die redundanten, transparenten parallelen Ausführungen. Aber die machen wir für uns, für den Fall, dass etwas schiefgeht.
Wir haben noch mehrere Schichten, die das System und sich gegenseitig unabhängig von der Anwendung beobachten. Die ausgeführte Anwendung ist dieselbe wie auf der Erde, die Nutzer geben uns ihre Anwendungen, wir führen sie aus und beobachten sie. Zuerst erstellen wir hier auf der Erde ein Basisprofil. Wie lange läuft eine Anwendung? Wie viel Speicher nutzt sie? Was sind die Ein- und Ausgabemuster? Das wird Teil unserer Zustandstabelle.
Den Lauf im All vergleichen wir mit dem, was die Anwendung auf der Erde getan hat. So erkennen wir, ob sie tut, was sie soll. Das ist ziemlich einfach und Teil unserer Routine. Aber die Nutzer nehmen ihren Code direkt aus dem Entwicklungslabor oder von ihrem Rechner und geben ihn uns. Wir nehmen ihn, führen ihn aus – das ist alles. Das ist sehr transparent und wir machen mit den Ergebnissen viele Menschen glücklich.
So werden Fehler erkannt
Golem.de: Sie haben erwähnt, dass die Ergebnisse von Anwendungsläufen auf der Erde mit denen auf dem Spaceborne-Computer verglichen werden. Gibt es da eine Echtzeit-Fehlererkennung oder ist das ein Plan für die Zukunft? Denn wenn unbekannte Daten auf dem Mars verarbeitet werden, kann man das ja schlecht mit einer parallelen Berechnung auf der Erde vergleichen.
Fernandez: Ja, das ist korrekt. Grundsätzlich gibt es drei Phasen, die alle Partner durchlaufen. Sie starten mit Benchmark-Daten, das lasse ich auf der Erde laufen und erstelle das Profil. Der zweite Schritt ist, es auf der ISS laufen zu lassen. Hier beobachten wir die Ausführung, um sicherzustellen, dass die Anwendung tut, was sie soll.
Ganz allgemein beobachten wir Prozessornutzung, Leistungsaufnahme und so weiter. Die bewegen sich in einem recht kleinen Bereich, unabhängig von den verarbeiteten Daten. Damit nehmen wir dann Schritt drei in Angriff: Echtzeitdaten.
Bislang – es ist erst ein Jahr, dass unser System auf der ISS ist und Wissenschaftler damit arbeiten – haben wir mit Spaceborne 2 in vielen Fällen echte Daten in Echtzeit verarbeitet. Alles hat gut funktioniert. Wir beobachten die Anwendung alle sechs Sekunden, um zu sehen, ob sie planmäßig läuft. Im Prinzip vergleichen wir Nummer eins und Nummer drei im All, und wenn sie synchron sind, läuft vermutlich alles gut.
Golem.de: Die ISS ist der Erde noch ziemlich nah, weit unterhalb des Van-Allen-Gürtels. Sie wird also noch vom Magnetfeld der Erde geschützt. Welche Maßnahmen, wie zusätzliche Abschirmung, wären erforderlich, um kommerzielle, unmodifizierte Hardware auf dem Mond oder Mars zu nutzen?
Fernandez: Ich bin kein Weltraum-Experte und kenne mich beispielsweise mit Strahlung nicht aus. Ich bin hier, um die Wissenschaftler und Ingenieure zu unterstützen, und meine Position ist: Der Spaceborne-Computer ist in einem Habitat mit Menschen – was getan wird, um Menschen zu schützen, übernehme ich für Spaceborne.
Wir schicken den Computer in derselben Umgebung wie Menschen zum Mond. Was auch immer für die Menschen entwickelt wird, übernehme ich. Wir setzen das Experiment fort und schauen, ob es reicht. Solange der Fokus auf der Gesundheit der Menschen liegt, fühle ich mich sicher mit den Schutzmaßnahmen.
Golem.de: Das klingt nach einem sinnvollen Ansatz.
Fernandez: Es gibt allerdings Pläne, Spaceborne 3 in Bereichen ohne Menschen einzusetzen. Die entsprechenden Partner müssen sich um die Abschirmung kümmern, wir reden hier von Satelliten oder Rovern. Wenn Sie an den Mars Rover denken, da gibt es eine Zeitverzögerung und begrenzte Rechenleistung. Da wird geschaut, wie viel mehr wir mit Spaceborne 2 machen könnten und was die Anforderungen wären. Aber bei den Schutzmaßnahmen trete ich zurück, da gibt es andere Experten.
Golem.de: In einem Artikel über Spaceborne 1 habe ich gelesen, dass er vermutlich von kosmischer Strahlung getroffen wurde. Wie wurde das erkannt?
Fernandez: Das war eine nachträgliche Analyse. Eine SSD fiel aus, wir hatten viele korrigierbare Ein-Bit-Fehler. Die verfolgen wir auf unseren Zwillingen auf der Erde und im All. Die im All hat es erwischt, und wir haben die Nasa gefragt, ob irgendetwas passiert ist in der Zeit. Sie sagten, es habe starke Sonneneruptionen gegeben, also war es wahrscheinlich das.
Wir haben keine andere Erklärung dafür. Wir haben keine Sensoren in Spaceborne, um Strahlung oder Sonneneruptionen zu erkennen. Wir haben nur die Software, mit der wir weitermachen können, wenn etwas passiert, und das war ein Prüfstein. Einer der Server hatte mehr ECC-Fehler als der andere, aber sie kamen zu demselben Ergebnis. Also machten wir weiter.
Probleme, Entwicklung, Anforderungen der ISS
Golem.de: Ich habe auch von Problemen beim Spaceborne Computer 1 gelesen. Sie haben bereits die Stromversorgung erwähnt. Wie wurden die Probleme – abgesehen von der Gleichstromversorgung – beim Spaceborne Computer 2 angegangen?
Fernandez: Da gibt es eine lustige Geschichte. Ein Astronaut erzählte mir nach seiner Rückkehr, dass Astronauten, die neu auf die ISS kommen, sich noch nicht gut in der Schwerelosigkeit bewegen können. Einer verlor das Gleichgewicht und traf mit seinem Knie den Notausschalter. Er schaltete das gesamte Rack aus, mit Spaceborne 1 und allem anderen.
Es war ihm sehr peinlich und tat ihm unendlich leid. Als er sich bei uns entschuldigte, sagte ich: Danke, nun habe ich alle Ausfälle gesehen, die wir auch in Rechenzentren auf der Erde haben: Vorzeitige Ausfälle, Netzwerkausfälle, Ausfälle der Stromversorgung und jetzt ist auch menschliches Versagen dabei. Das hat zu einer Überarbeitung des Notausschalters geführt. Menschliche Fehler kann ich nicht verhindern, aber wir sind in einem anderen Teil der Raumstation und bislang gab es keine.
Das Netzwerk ist noch immer ein Problem, also haben wir in Spaceborne 2 ein internes Netzwerk installiert. Die zwei LANs der ISS laufen mit 1 GBit/s, unsere Computer unterhalten sich über 10 GBit/s Ethernet. Genau wie auf der Erde wird es langsamer, wenn man das Rechenzentrum verlässt. Das hat unsere Härtung mit Software verbessert, da die Computer jetzt in einem halb privaten Netzwerk mit 10 GBit kommunizieren statt im geteilten mit 1 GBit.
Golem.de: Ich habe noch eine Frage zum Gehäuse. Darin sind also zwei Computer installiert. Ist es aufgebaut wie ein normales Server-Rack oder besteht es aus speziellem Material, beispielsweise dickerem Blech?
Fernandez: Die ISS hat Ausrüstungs-Racks, das sind keine normalen 19-Zoll-Server-Racks. Jeder Bereich im Rack wird als Locker Location bezeichnet. Ich bin Nutzlastentwickler und als solcher muss man seine Nutzlast an einen bestimmten Raum im Rack anpassen. Also haben wir ein Gehäuse gebaut, das wir Locker nennen. Es besteht aus Luftfahrtaluminium und entspricht den Vorgaben, um in ein ISS-Rack zu passen.
In diesen Locker haben wir ein kleines, kurzes 19-Zoll-Rack eingebaut. Jetzt können die Standard-Computer in einem Standard-19-Zoll-Rack eingebaut werden. An den Seiten haben wir Netzwerk- und Stromkabel verlegt.
Der eine Teil des Experiments ist also, den Anforderungen eines ISS-Racks zu entsprechen, der andere, die eines Standard-Servers zu erfüllen. Die Konstruktion ist nichts Besonderes, durchläuft aber Dutzende Sicherheitstests. Um Reflexionen und mögliche Augenschäden bei den Astronauten zu vermeiden, darf man es nur in einer bestimmten Farbe lackieren.
Die gesamte Außenseite muss Sicherheitsbestimmungen entsprechen, sie wird beispielsweise auf scharfe Kanten geprüft. Unsere Hardware-Leute haben etwa eine Woche gebraucht, um den Locker abgenommen zu bekommen. Aber ansonsten gibt es nichts Besonderes, nur Luftfahrtaluminium.
Weltraumversand und Anwendungen
Golem.de: Wie kommen die Computer zur ISS? Ist dafür eine spezielle Verpackung erforderlich? Oder ist der Transport nicht viel anders, als wenn man ein Paket mit UPS verschickt?
Fernandez: Da gibt es bei der Nasa ein ganzes Verfahren, es heißt Handover. Die Abmessungen der Nutzlast, das Gewicht und so weiter hat man bereits dem Sicherungskomitee mitgeteilt. Wenn man die Erlaubnis zur Überstellung bekommt, übergibt man die Nutzlast, wie man es auch mit einem UPS-Paket täte. Man sagt: Packt es bitte ein und verladet es, und das machen sie dann.
Golem.de: Also gibt es keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen wegen der auftretenden Beschleunigungen?
Fernandez: Nein. Viele Nutzlasten müssen eine bestimmte Ausrichtung haben. Zum Beispiel Mäuse. Oder Kristalle. Da möchte man, dass die G-Kräfte in eine bestimmte Richtung wirken. Wir haben der Nasa gesagt: Packt unsere Computer in die Rakete, wie ihr wollt. Das wird ein guter Test für uns, ob sie die G-Kräfte aushalten. Wir hatten bereits Startsimulationen in allen drei Ausrichtungen durchgeführt und bestanden. Bei der Nasa mögen sie es, wenn man sagt, dass man geringere Anforderungen hat.
Golem.de: Sie haben erwähnt, dass Wissenschaftler den Spaceborne Computer 2 nutzen können – welche Anwendungen lassen sie aktuell laufen?
Fernandez: Wir nutzen ein Standard Red Hat Linux als Betriebssystem, darauf läuft Docker. Mehrere Experimente nutzen Docker-Container, das macht die Software noch transparenter für Anwendungsentwickler.
Aktuell läuft eine Bildverarbeitungssoftware, sie nutzt CPUs und GPUs. Es ist eine KI-Anwendung, die nach Features sucht. Da gibt es eine interessante Geschichte: Vielen Wissenschaftlern ging ein Licht auf, als ich ihnen erzählte, was sie mit Spaceborne 2 machen können. Das passiert auch andersherum, einer der Wissenschaftler ließ bei mir ein Licht aufgehen.
Wir haben Hunderte Bilder verarbeitet und er sagte: Mark, die Ergebnisse sind gut. Alles sieht gut aus und mit der GPU hat dein Spaceborne Computer mehr als 60 Bilder pro Sekunde verarbeitet. Ich meinte: Eigentlich sollte die GPU Hunderte bis Tausende schaffen, aber 60 sind ganz okay.
Und er: Nein, du verstehst mich nicht. Lass uns Videos verarbeiten. In Echtzeit, denn das sind 60 Bilder pro Sekunde. Es war bereits eine Docker-Anwendung, also hat er eine Schicht eingefügt, die erkennt, ob die Eingabe ein Bild oder Video ist. Videos zerlegt sie in 60 Bilder pro Sekunde und packt sie in die Warteschlange, also verarbeiten wir jetzt Videos in Echtzeit.
Außerdem läuft eine hybride CPU-GPU-Anwendung für DNA-Analyse. Dann läuft noch eine Signalverarbeitung, die Beyond-5G-Kommunikation simuliert, das zielt auf interplanetare Kommunikation. Auf der Erde gibt es das noch nicht, also soll es simuliert werden – und mit mehreren Sockeln und Netzwerkknoten sowie verschiedenen Kommunikationspfaden können wir das tun.
Dann gibt es noch eine faszinierende Sache: das Zulassungskonzept für ein visuelles System zur Inventarverwaltung. Stellen Sie sich vor, ich bitte Sie, auf den Dachboden oder in die Garage zu gehen und ein bestimmtes Teil zu suchen. Sie wissen, dass es da ist, aber Sie müssten es suchen. Dasselbe passiert auf der ISS.
Die ist seit 20 Jahren da oben, alle sechs Monate kommen neue Leute und immer wieder die Frage: Hey, wo ist der Schraubendreher? Das Konzept sieht vor, dass ein schwebender Roboter mit vielen Kameras beobachtet, wo die Astronauten Dinge ablegen. Mit Feature Extraction erkennt er: Das ist ein Schraubendreher und er wurde dort abgelegt. Das wird in eine Datenbank geschrieben und kann abgefragt werden. Durch die hohe Auflösung können sogar QR-Codes oder Seriennummern erkannt werden.
Missionsdauer und Nachfolger
Golem.de: Spaceborne Computer 1 war über eineinhalb Jahre auf der ISS, welche Missionsdauer ist für Spaceborne 2 geplant?
Fernandez: In unserem Vertrag steht "zwei bis drei Jahre" . Das ist die erwartete Dauer einer Reise zum Mars und zurück. Bei Spaceborne 1 war ja die Frage: Schafft ihr das und hält es ein Jahr? Das Jahr kam zustande durch: Wenn ihr losfliegt, kann ich euch erst in einem Jahr zurückbringen. Jetzt ist die Aufgabenstellung: Eine Mission zum Mars und zurück dauert drei Jahre. Also schauen wir, ob ihr drei Jahre durchhaltet und dabei die richtigen Antworten gebt.
Golem.de: Gibt es bereits Planungen für einen Nachfolger des Spaceborne Computer 2?
Fernandez: Wir sprechen mit mehreren Partnern über Spaceborne 3. Das kann auf dem Gateway sein, auf einem Rover, einem Habitat oder einem kommerziellen Orbiter. Wir führen mehrere Gespräche, ich glaube nicht, dass wir schon am Ende sind. Es gibt auch erste Gespräche über Spaceborne 3 auf der ISS.
Da gibt es mehrere Möglichkeiten. Eine ist das mögliche Upgrade der IT-Infrastruktur eines Moduls, mit komplett neuem Netzwerk und Hardware. Eine andere sind die verschiedenen kommerziellen Akteure, die an die ISS andocken oder sie ersetzen wollen, und die wollen natürlich moderne Computer mitnehmen. Mit ihnen stehen wir auch in Kontakt.
Golem.de: Meine letzte Frage, Sie haben das bereits angerissen: Wie profitiere ich vom Spaceborne Computer 2 hier auf der Erde?
Fernandez: Ah, das ist eine gute Frage. Ich möchte betonen, dass wir auf der ISS am Rand des Randes sind, und die ganze Welt bewegt sich Richtung Edge Computing – vom Handy, das Software-Updates bekommt, über die Landwirte bis zu den Ärzten ohne Grenzen.
Wenn wir etwas im All zeigen können, wird es auf der Erde verfügbar sein, und die Ärzte ohne Grenzen sind ein gutes Beispiel dafür. Wir sequenzieren DNA im All, sie im Dschungel oder an einem anderen abgelegenen Ort.
Es werden Erdbeobachtungen durchgeführt, die Signal- und Bildverarbeitung voranbringen. Es geht um die Beobachtung von Waldbränden oder Fluten. Wir führen ein sehr interessantes Experiment mit einer KI-Anwendung für Ersthelfer nach einer Flut aus. Sie brauchen nicht das große Bild, was überflutet ist und was nicht, sie müssen von A nach B kommen.
Die Ersthelfer brauchen ein Google Maps für die überflutete Region und eine Software, die die Bilder analysiert und bestimmt: Ist das Wasser? Ist das eine blockierte Straße? Ist sie nutzbar? Man kann ihr sagen: Ich muss von Punkt A nach Punkt B kommen, und sie schickt eine Textnachricht mit der Route. Das sind wesentlich weniger Daten, als wenn das gesamte Bild übertragen wird, und das wird helfen. Wir beobachten Schifffahrt, Wolken, Eiskappen, all diese Erdbeobachtungen profitieren stark von Spaceborne 2.
Eine Person meinte: Ich glaube, ich kann meine Simulation zum Softwareupdate einer Mobilfunkstation einfacher auf Spaceborne 2 durchführen als auf einem echten Mobilfunkturm. Da benötigt man jede Menge Genehmigungen und es gibt Regulierungen. Viele Anfragen betreffen die Risikominimierung.
Wenn man etwas richtig Cooles machen möchte, aber vom Management oder der Infrastruktur zurückgehalten wird, hilft es sehr zu zeigen, dass die Software am Rand auf dem Spaceborne Computer 2 läuft. Das minimiert das Risiko einer Ablehnung, wenn man beim Management anfragt, das auf der Erde umzusetzen – auf einem Mobilfunkturm, in einer Mine oder auf einer Ölbohrplattform.
Golem.de: Vielen Dank für das spannende Gespräch. Ich bin mit meinen Fragen am Ende, möchten Sie noch etwas ergänzen?
Fernandez: Normalerweise reden wir viel über den Wert von Edge Computing. Oft sage ich dann, wir müssen bedenken, dass man viel schneller rechnen als Daten übertragen kann. Also alles, was übertragen und dann verarbeitet wird, muss man umdrehen und sich fragen: Wie kann ich die Berechnung dort durchführen, wo die Daten anfallen?
Wie kann ich meiner Firma und dem Management zeigen, dass das wertvoll ist? Mit dem Spaceborne Computer 2 können Sie das tun. Wir erreichen eine 20.000-fache Reduktion des übertragenen Datenvolumens. Eine Analogie dazu ist, dass der Sinn von Erkundung nicht das Sammeln von Daten ist. Es sind Erkenntnisse, und Erkenntnisse sind sehr klein. Das ist das Prinzip von Edge Computing: es liefert Erkenntnisse.
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