開源和人工智能如何把我們帶到月球、火星和更遠的地方

開源和人工智能如何把我們帶到月球、火星和更遠的地方

今天，世界各地的人們將慶祝人類最偉大的科技成就之一：登月50週年。

自1969年以來，技術發生了巨大的變化。尼爾·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)、巴茲·奧爾德林(Buzz Aldrin)和邁克爾·柯林斯(Michael Collins)前往最近的天體鄰居的計算機系統和軟件，與我們今天隨身攜帶的智能手機相比，顯得蒼白無力。

五十年過去了，當我們著眼於重返月球，以及未來人類飛往火星和更遠的地方的太空飛行時，有哪些創新將使我們實現這一目標？

開放與合作

世界各地的研究機構和國家實驗室正在把數十萬小時的研究時間投入太空科學的每一個可以想象的方面。而且，絕大多數用於所有研究的高性能計算(HPC)系統都運行開源軟件。

事實上，目前的500強超級計算機100%運行在某種形式的Linux上。

因此，太空探索的未來很可能將建立在開放源碼哲學的基礎上，即研究人員和開發人員之間的知識共享和協作。成功將取決於採用開放技術來促進國家間的合作，以及人工智能和機器學習領域的進展。

雖然這些雄心勃勃的目標，可能需要好幾年才能完全實現，我們已經看到很大的進步：開源軟件已經運行在太空中，人工智能和機器學習中使用航天器通信和導航，和感興趣的商業公司經濟增長的空間。

太空計算機的例子

2017年，HPE在建造國際空間站(International Space Station)的星載計算機時，選擇了自己的高密度阿波羅(Apollo)服務器，將1萬億次運算能力從地球帶到太空，這可能並非巧合。星載計算機是一個安裝在特殊外殼中的現成系統。它運行非硬化的硬件和軟件，並由開源操作系統控制。

航天器上的計算系統通常高度專門化，並經過特殊加固，以防止暴露在宇宙射線、引力和其他環境危害下。然而，自從1961年第一次載人航天飛行以來，關於加強和保護硬件的觀點已經開始改變。如果人類能在很長一段時間內承受嚴重的環境變化，那麼計算機硬件不也能嗎？

HPE和NASA最初計劃將星載任務進行為期一年的實驗，這大約是航天器到達火星所需的時間。其目標是在外層空間的惡劣環境中運行計算機和數據密集的應用程序，並確定運行時太陽輻射對系統的影響。今年6月4日，在國際空間站上呆了615天，飛行了近2.28億英里後，這臺星載計算機先後被SpaceX的“龍9號”宇宙飛船送回了地球。

太空項目的成果將幫助科學家們找到在太空中使用現成硬件的新方法，而不需要昂貴而笨重的防護屏蔽或其他加固技術。Spaceborne的成功也證實了使用標準操作系統和軟件的商用電腦可以用來把人類送到火星。這些機器可以被運送到火星表面，並由科學家和地面人員部署進行研究和實驗。

開源硬件和基礎設施

我們可以推測，計算機硬件將遵循與軟件相同的模式，開源設計原則，如RISC-V中使用的那些，將有助於創建處理器來運行航天器或著陸模塊的大腦。

降低電子設計的准入門檻是DARPA發起的一項計劃的主要目標之一，該計劃旨在與微電子行業共享成本研究，從而將微系統引入一個創新的新時代。DARPA在一定程度上幫助開源硬件設計。

同樣，我們需要在處理計算基礎設施的方式上進行根本性的轉變——就像商品化和標準化將超級計算機從專有設計轉變為更開放的設計一樣。

國際空間站上的一些計算機系統有20-25年的歷史。一旦他們進入太空，他們通常會呆在那裡。今天我們在地球上使用的計算機比在太空運行的計算機要強大幾千倍。

在這一點上，對於擴展空間任務，可組合基礎設施的想法變得非常有趣。可組合基礎設施將計算、存儲和網絡設備視為資源池，可以根據不同工作負載的需要實時地提供這些資源。

這種方法與公共雲相似，因為資源容量是從共享池中請求和供應的。然而，可組合的基礎設施位於企業數據中心的內部。或者，在這種情況下，在飛船上。

當你把航天器從地球帶到軌道，然後到遙遠的行星，目標和計算需求會逐漸改變。例如，在火星一號這樣的殖民行動中，一旦登月艙著陸，它就不會離開火星。因此，機載計算系統需要採用“可移植雲”的形式，這種雲能夠自我感知，並能夠智能地重新配置自己，直至cpu、內存和存儲等基本元素。它們還需要運行通用操作系統和編制軟件。

用人工智能擴展人類能力

世界上對人類最有價值的貨幣是時間，尤其是在解決問題的時候。機器學習和人工智能正通過讓人類把時間花在高價值問題上，改變著行業。

在太空中，這些技術確實具有革命性，因為計算機可以收集、分析和處理飛行過程中獲得的數據，而無需人工參與。把一個人送入太空是非常昂貴的——NASA在6月份宣佈，它將以每人每晚約3.5萬美元的價格(除了飛行費用)向私人開放國際空間站。

如果你通過可組合的基礎設施和人工智能消除了對計算機技術人員或工程師的需求(或者宇航員需要戴的許多其他帽子中的一頂)，你就可以為更多的專家騰出空間，而不是期望宇航員是“萬事通”。“因此，從任務的角度來看，這意味著你可以派遣更多具有基本技能的探險家和科學家去開拓火星。

擁抱創新，打破傳統是人類登上月球的原因。要到達這顆紅色星球以及更遠的地方，我們需要在部署現成的、模塊化的和自學習的計算機基礎設施的方式上進行根本性的轉變。我們需要重新評估我們設計軟件和硬件的方式。整個生態系統的公司將需要共同努力，推動目前認為可能的極限。這聽起來似乎是一個很高的要求，但正是這種精神，這種跨越邊界的意願，使阿波羅計劃在50年前獲得成功。

嚴菲舍爾是全球福音傳道者、新興技術、紅帽子。