【スペック】宇宙に「低スペックなCPU」しか持って行けない理由とは？[11/13]
■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
2019年11月13日 21時00分
https://gigazine.net/news/20191113-more-computing-power-into-space/
https://i.gzn.jp/img/2019/11/13/more-computing-power-into-space/00.jpg
火星の調査を継続している探査用ローバーのキュリオシティに搭載されたCPUのスペックはたった200MHzと、今日のスマートフォンよりもはるかに低スペック。その理由について、ポーランドの科学系ライターJacek Krywko氏が「宇宙ではハイスペックのCPUは壊れてしまう」と説明しています。
Space-grade CPUs: How do you send more computing power into space? | Ars Technica
https://arstechnica.com/science/2019/11/space-grade-cpus-how-do-you-send-more-computing-power-into-space/
真空・振動・極端な低温や高温など、宇宙にはCPUを破壊しうる現象がさまざま存在します。しかし、近年に入るまで見落とされてきた問題が、「銀河宇宙線」と呼ばれる宇宙空間を飛び交う放射線。放射線がCPUに衝突すると電圧が生成され、保存されたビットが反転する「Single Event Upset(SEU)」という現象が発生しCPUが壊れてしまう可能性があります。
SEUは高性能なCPUにとって特に問題です。プロセスルールの改善やクロックレートの向上によって、CPUの動作電圧は年々低下しています。それゆえ、放射線が衝突したときに発生するわずかな電圧の変化でも、CPUは大きな影響を受けるようになりました。
Krywko氏によると、一昔前は放射線の影響を受けにくいサファイアやヒ化ガリウムでできた半導体チップを特注することによって銀河宇宙線の問題を回避していました。しかし近年半導体を製造するコスト自体が増加し、特注の半導体チップを製造することは困難になったとのこと。
現代の宇宙用CPUは材料ではなく「システム上の工夫」によって銀河宇宙線の問題に対処しているそうです。システム上の工夫の代表的なものが、「トリプルモジュラー冗長性」という仕組み。トリプルモジュラー冗長性を備えたCPUは、情報を単一のチップではなく3つのチップに保存し、情報を読み取る場合は3つのチップに保存された情報を検証して、「2つ以上のチップに保存されている情報」を出力します。ただし、トリプルモジュラー冗長性を備えたCPUは、通常のCPUよりもスペックが落ちてしまいます。
最新の宇宙用CPUは、2019年末に出荷が予定されているクアッドコアCPU「GR740」です。GR740のプロセスルールは65nm、そのクロック数は約250MHzと、現代のスマートフォンに搭載されているCPUにはるかに劣るスペックですが、(PDFファイル)耐放射線試験に合格しているとのこと。GR740は、銀河宇宙線によるエラーが350年に1回しか発生しない計算になっています。
Krywko氏によると、地球外のミッションにおいて、CPUは宇宙船の制御や、ローバーに搭載されたカメラやセンサーの制御に使用されるだけでなく、将来的には宇宙服のバイザー部分に組み込まれた拡張現実(AR)表示機能や、惑星上での災害予測アルゴリズム計算などにも使用される予定。そのためNASAは、ARM Cortex A53クアッドコアプロセッサを2つ搭載したオクタコアの(PFDファイル)Highspace Spaceflight Computing(HPSC)と呼ばれるCPUをボーイングと共同で開発しているとのことです。 てっきり宇宙飛行士のスーツって宇宙放射線通さないと思い込んでた >>94
まず光CPUが現実として動くかどうかが問題
陽電子頭脳のほうが有望
いるかやしゃちを積んだバイオコンピュータならほぼ現実的 むしろ65ＮＭまで微細化してんのが驚きだ
もっと180マイクロメータのぶっといのしか使えんのとちごたけ >>1
ボイジャーの中に、金塊でも積んでおけば、もっとよかったのにな ちげーな
0.18マイクロメータで３倍くらい太いだけだった
ナノって案外でかいな 未だにこの程度の技術なんだなぁ、地球規模の文明度ってかなり低いよな >>132
たぶんどの星の文明も同じようなもんだよ
ほとんど物理限界で決まってるからな。
資源がどのぐらい使えるかとかの違いが一番大きいかと もしかすると、恒星間を航行するにはスチームパンクレベルのどアナログな
宇宙船にせねばならんということ？ww >>62
アラフィフのボクでもよく飛びます(´・ω・｀) >>104
アポロかスカイラブの頃に宇宙飛行士からの報告では、目を瞑ると青い光が見える事が有る。
目の中の水分でのチェレンコフ光 これで映画エイリアンのコンピューターがやたら古めかしい理由がこじつけできるぜ とある魔術の禁書目録ってラノベなんだけどさ
衛星軌道上にスーパーコンピュータがあるって話で
いやそれ、宇宙線でまともに動かないだろ？って思ったけど
大量の水で囲ってるから大丈夫なんだってさ >>12
人工衛星でも地球の磁気圏の中だったりしてそれなりの条件は緩いんだよ。 こういうふうに言ってくれれば宇宙航行の船とか無理、って分かるのに
物理学的にはーとか言うからさぁ こういうネタはSFドラマやアニメで薀蓄語る場面で使えそう >>131
ナノ大きいだと?
空気中に漂うPM25を吸い込んでも、肺炎になる程度だろ？
つまりあなたの解釈は、大袈裟なんじゃないかと私は思うが?
以上。 ソビエトのベレンコ中尉が函館空港にミグ２５で着陸した後、米軍の技術者らが
ミグの機体を調べて真空管が使われてるの見て「今時真空管かと」嘲笑した。
しかし真空管が使われていたのは遅れていたからではなかったことが後に分かる。
半導体を使ったものは電磁波による誤動作が起こるからだった。 GUIが無ければあんまり計算速度を必要としないんじゃないかな？
今はほとんど画面表示に消費しているみたいだし。 両面に半導体を設置して設計すれば
１個くらい普通に動くだろ
>>93
よくもそんな長々と内容のない文章が書けるなw 中性子線は完全防御できなくてもいい
充分な低量に抑え込めればOK >>143
攻殻機動隊のパクリ
タチコマの制御は衛星のCPU >>147>>1
なんだかさ。
結局は、天の磐船って言ってる古事記が一番、信憑性あるようになってきたな。。
映画アバターで浮いてる岩とかさ そういえばアイスノン風の水ゲルパックで包んでおくと宇宙放射線はかなり減衰できるとロシアの研究が出てなかった？ >>165
そんな遠くない新しい有人月面基地計画で、有人の月面映像きても宇宙線で人が
死ぬからゆけるわけない、あれはハリウッドか３Ｄ映像だという話になるんだろうね。 人体は即死しない程度の放射線耐性あるな
DNA壊れて死亡決定だが
火星への片道どうなったんだろう 宇宙にロボットを打ち上げるときも、それこそカラクリ人形みたいなやつで
ないとダメってことかww >>166
放射線を防ぐ効果は単純に密度で決まる
高めの効果を期待するなら鉛が用いられる比重20もあり比較的安価で安定性が高い
建築材としての機能を考えるとコンクリート。比重2.5だが安価で建築材としての機能は当然高い
使い捨てで流動性を求めるなら水が用いられる
ちなみに高速増殖炉に液体金属ナトリウムを用いるのは密度が水より低いため放射線を吸収しにくく熱伝導性に優れるから つまり未だに宇宙空間に対する装甲技術が脆いって事でしょｗ
CPUが悪いんじゃないな >>65
それなら地上のCPUもエラー吐きまくりじゃねぇ？ >>28
>反転が起こりにくいように専用の設計製造をします
ウェハープロセスなら高ドーズ高ドープやな、わいは日立でやってた 結局、軌道計算を最後の最後でうまくやってくれたのはオルドリンと紙と筆記用具だったしね 俺のPC98 NS/Lのi386sxは20MHzだ…。まだまだいける…ッ！ この手のスレには、アベがとかクソ食いとかの言葉が出てこないから、安心して余暇を過ごせるなぁー。
なんか見てたら色々勉強にもなるし。 なんか日本の技術者の方々って、大きな外国の脅しとか無視して、専心して最先端のCPU開発とかしてたら凄いの作れてるんでしょ？
カメラセンサー生産の進化見てたら、なんかそんな気がする…。 >>179
みんなが知ってるintelのCPUの最初のモデルは日本人が発注して発注会社の技術者が携わっている
その後もCPUを作り続けてintelよりもヒットした品もあった
成功報酬が低い日本では設計の天才は伸びにくいな
GPUの最初期も日本人が作って米国の会社に移籍ってパターン 電荷数の違いによってオンオフ状態を表しているSRAMでは
高エネルギー放射線がシリコン原子と衝突すると、発生した電荷が
SRAM上の電荷を乱し、オンオフ状態が反転する事がある
一方 NanoBridgeでは、物理的な銅架橋の有無によってオンオフ状態を
実現しているため、放射線で発生する電荷により状態が変化する事はない >>182
＞電荷数の違いによってオンオフ状態を表しているSRAMでは
DRAMな
それ いまNASAの制式腕時計ってどうなってんだろ
まさかアップルウォッチじゃないよな >NanoBridge
かなり前に新聞で見たなメモリー作るのかと思ったがFPGAになったのか
それ以前に実用化自体懐疑だったが 宇宙が枯れたアナログ技術の動態保存庫みたいになるのか（軍事でも似たような
ことにはなっているがww メモリーとかビット化けするからね
原子炉内を撮影するのも難しい
CMOSとかを放射線が通過駅したら白くノイズが乗る いまのところは地上は地磁気と大気に守られておるからの
ただし地磁気が弱まる周期では宇宙と同じ考え方で設計しなきゃいけないのかも分からん 宇宙はまだ作り込み甘いから、高スペックCPU持ち込まれたら困るの >>14
12MHｚのPC9801でエロゲできるんだぞ お前らご自慢の高スペックゲーミングPCも宇宙ではファミコン以下ってか 初代はやぶさも宇宙線の影響でメモリにエラーが出まくっているから
宇宙線の影響は半端じゃないよ。 5G反対とか言っているヤツラは宇宙には絶対行けないな。 >>99 GeVオーダのエネルギー
地球上では問題にならないんだよね？
ヴァンアレン帯とかいうヤツがガードしてくれているの？
仮にそうだとすると南極や北極でもハイスペックのCPUは使えないの？ >>196
携帯の黎明期にも白血病になる、20年後には取り返しの付かないことになる、といっていたヤツラがいた。
欧州を中心の意識高い系のヤツラがそれ。
当然エビデンスの提示なし。 >>199
ああ彼らのことね
電子レンジも反対らしいね なんとかして遮蔽できんのか
そんなに中性子ばんばん飛んでくるの？ クロック低くても１０２４メガビットで計算すれば
すげー早いだろ 千葉工大のアホロボットが福島で停止しまくったのコレが原因だろ？ >>66
火星エクスプローラには８０８５が乗っていた。手作り基板だった。
>>183
おかしいことはおかしいが、それ、NECの説明文に書いてある。
SRAMセルでも、電圧のハイロウは、
ゲートループのゲート入力側の寄生容量の充電状態、放電状態、で
安定していると言えなくもない。
ここに電荷が注入されるとビット反転が起こり得る。
これはメモリに限らずFFでもだろうな。
>>93
ジャナイダカラ！ジャナイダカラーーー！！！ いまだにこんな技術レベルじゃ
人類が存続しているうちに外宇宙に出るどころか
木星ですら有人航行は不可能でしょ >>7
当初はそういう理由だったが、半導体の微細化が進むにつれ宇宙線によるエラー耐性が悪化する問題も出てきたんだよ。 兵器に使われてるコンピュータもそうだぞ
最先端の性能より信頼性が大事 >>197
ヴァンアレン帯程度では防げない、だが確率的に非常に低いから防ぐ必要がない。
恐ろしく稀なそれは、人を貫通しても誤差ですまされるが
回路が１つでも壊れたらアウトな回路では大問題だろう、
確率的に低くても長期運用や、太陽から離れたところや火星などといった環境では
確率がぜんぜん違ってくる。
そもそも宇宙で浮遊している粉塵的なホコリですら、低軌道衛星の側面金属中に
衝突した痕跡が多数あるわけだ。 耐放射線試験ってどうやってるんだろう？
加速器施設までは使わないだろうけど、
かといって実験室レベルで数10GeVとか難しいだろうし
実環境(宇宙)よりヌルい試験しか出来なさそう 宇宙線に起因する電子機器の誤動作「ソフトエラー」を再現させる「ソフトエラー試験サービス」を開始
https://keytech.ntt-at.co.jp/emc/prd_5014.html
まだ業界標準つーほどのものじゃないけど
日本国内でも試験できる環境ができるようになったらしい 単にソフトウェアにバグを仕込んでおいて、「確率的に起きるエラー」を
再現して、それに対処できる設計かどうかチェックしてたりする >>210
そうやって現在の技術に関して絶望するということは実際に克服しようとしている奴ら未満の能力しか持っていないんですよ
そろそろ自覚したほうが良い 宇宙船でハイスペックなCPU使って計算する場面ってあまりないのでは？
宇宙で必要な計算は、ほとんどニュート物理学に範囲だし、高負荷なものはない
複雑高負荷な計算は地上でやってもらえばいいだけだし フラッシュメモリもSLC限定だろうな。
他はビット反転のリスク高杉て使えなさそう ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
