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以外にも宇宙では「低スペックなCPU」しか使えない、その理由とは?




1:名無しさん:2019/11/14(Thu) 22:55:46
宇宙に「低スペックなCPU」しか持って行けない理由とは?



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。

https://gigazine.net/news/20191113-more-computing-power-into-space/


2:名無しさん:2019/11/14(Thu) 22:59:33
シールド頑張っても駄目なんかいね
5:名無しさん:2019/11/14(Thu) 23:06:50
軽くなった分、鉛の板で防御って無理なん?
64:名無しさん:2019/11/15(金) 07:29:38
>>5
放射線だけが問題なら鉛性の筐体でどうにかなりそうなのにね
てか、シャトルに防放射線機能ねえのかよ
7:名無しさん:2019/11/14(Thu) 23:09:23
時間をかけてテストするから結果的に古いのが使われるってどこかで読んだ気がするけど、それは間違いだったのか?
34:名無しさん:2019/11/15(金) 00:50:41
>>7
俺も似たような「使い古してバグがもうゼロに近いくらい出ない物」を使用するって聞いた覚えがある
11:名無しさん:2019/11/14(Thu) 23:16:26
昔はセラミックパッケージで宇宙用があったのにね
12:名無しさん:2019/11/14(Thu) 23:17:10
普通に人工衛星で動いてるでしょ。
なんとかなるんだよ
14:名無しさん:2019/11/14(Thu) 23:22:13
宇宙ではエロゲはしないからね。
58:名無しさん:2019/11/15(金) 05:57:08
>>14
でも日本のJKエロライブ動画はみるんだろ?
17:名無しさん:2019/11/14(Thu) 23:28:09
超低電力で、超高温超低温、放射線に超強いというのはとても高スペック
選別品が有るぐらい高スペック
18:名無しさん:2019/11/14(Thu) 23:33:25
たしか1970年代半ばに1ロットだけ作ったサファイア基板バージョンの超低スペCPUを
1990年代に入って使いきっちゃうまでずっと使い続けてきたんだよな
ハッブルとかも同じのを使ってる
19:名無しさん:2019/11/14(Thu) 23:34:00
宇宙空間とかコンピュータの得意分野だから、スピードより信頼性が重要なんでしょう
高速性が必要なら地上で計算するし
21:名無しさん:2019/11/14(木) 23:43:36.59 ID:hAHF6KSr.net
https://www.gaisler.com/index.php/products/components/gr740
The GR740 device is a radiation-hard system-on-chip featuring a quad-core fault-tolerant LEON4 SPARC V8 processor

SPARC系なんだ
24:名無しさん:2019/11/15(金) 00:08:43.74 ID:8IqiBLnC.net
一昔前はスペシャルZ80だったのに進化したもんだ…
29:名無しさん:2019/11/15(金) 00:17:38.07 ID:Ih1Q4ex/.net
>>24
32bitだよ
64bitもできるけど、気象衛星とか偵察衛星のような超高解像度の画像処理は専用のチップ作るから、速度は必要性薄いな
26:名無しさん:2019/11/15(金) 00:10:00.94 ID:YGlWRrrx.net
cpuのコードも公開されてたはず
28:名無しさん:2019/11/15(金) 00:14:43.06 ID:Ih1Q4ex/.net
宇宙用の半導体の作り方を知ってる人は少ないと思うけど
単に古いプロセスじゃない
外から放射線が飛び込んで来てもビット反転が起こりにくいように専用の設計製造をします
東芝が得意だったけど、もう作らないかもな
NECも弱体化したし
ISSには普通のノートPCも持ち込んでるので
はやぶさのような遠くに行く用かつ壊れたら即死案件用
31:名無しさん:2019/11/15(金) 00:34:25.03 ID:ypZriF6/.net
アルミホイルで包んでおけばいいだろ
33:名無しさん:2019/11/15(金) 00:50:28
俺が学生時代に使ってたマックは33MHz
200MHzとか、超ハイスペック、全然行けるわ。
35:名無しさん:2019/11/15(金) 00:51:26
電磁パルス対策した軍用兵器の応用できんかね
36:名無しさん:2019/11/15(金) 01:01:24
磁力でシールドとかも難しいだろうか。
低温が容易に作れる環境なら、極細の超電導コイルにものすごいアンペア流せばよさそうなもんだが。
38:名無しさん:2019/11/15(金) 01:20:31
やっぱり核戦争下で動くコンピュータって想像上の産物なのか…
他の人も書いてるけど避雷針替わりの金網で囲う、よりも少し丁寧なシールドでも駄目か。

まぁ「核戦争でも可能なAPC(兵員輸送車)のNBC防御がフィルターと車内加圧(綺麗な空気で銃痕が出来ても吐き出す形)」ってのを今から20年以上前に知って危ういもんだとは思ってたけど。
42:名無しさん:2019/11/15(金) 02:23:02
>>38
核兵器は大気圏で爆発するから、爆心地の真下でない限り、
爆発後数日経てば、宇宙ほどの放射線量ではなくなる
爆心地でも、一年も経てば防護服無しで歩ける

コンピュータのエラー発生率が、例えば1000倍になったとしても、
ブルースクリーンが1日に1回起きたり、アプリの強制終了が10分に1回起きたりする程度
そんなの、Windows Meを使った経験があれば余裕すぎる

一度でもエラーが起きたら致命的な深宇宙探査と、毎日のように再起動余裕なPCを比較するのはナンセンス
68:名無しさん:2019/11/15(金) 08:03:42.68 ID:HBq49k73.net
>>42
Meの例えですごく納得しちまったじゃねえかwwwwww
39:名無しさん:2019/11/15(金) 01:34:43.63 ID:wzKvPi8a.net
電流という仕組みの限界、はやく量子を実現化しないと
40:名無しさん:2019/11/15(金) 01:36:32.56 ID:PdaI4FGR.net
月に行ったアポロ宇宙船は
ファミコン以下だったという有名な話があるしな
47:名無しさん:2019/11/15(金) 04:49:06
>>40

アポロが月に行ったのはファミコンが発売される13年も昔だ
しかもファミコンに使われたチップはアップルpcにも使われていたもの
そのチップを画像処理強化した当時としては優れた高性能チップ
41:名無しさん:2019/11/15(金) 01:38:44
最初の火星探査機
C-MOSが主流の時代に敢えてN-MOSを採用した
集積密度がC-MOSだと3倍ぐらいになってしまう
最近のメモリは電子數十個で維持している
ここにアルファ線かベーター線が通過すると
電子が消えてしまう。
だから集積率が低いと言うか放射線でも電子が保持できる品物が最適になる
真空管ならかなり強い放射線でも耐えられる
しかし今では真空管の技術者は途絶えてしまった
46:名無しさん:2019/11/15(金) 03:47:33.40 ID:v+qIRbsu.net
たしかシリコン基板上にマイクロ真空管を形成する技術を
過去の新日鉄かどこかが所有してたと思う
44:名無しさん:2019/11/15(金) 02:57:31
つまりガンダムのMSも低スペックなコンピューターしか積んでないということかな
51:名無しさん:2019/11/15(金) 05:20:59
>>44
ガンダムはサイコフレーム
48:名無しさん:2019/11/15(金) 04:49:21
銅鉄板の水槽に超軟水入れてその中にコンピューター突っ込んどけば・・3つくらいw
49:名無しさん:2019/11/15(金) 04:59:37
そもそも、宇宙空間で高スペックなCPUが必要なのだろうか??
56:名無しさん:2019/11/15(金) 05:48:05
低スペックでも問題なしってことじゃねえ?
50:名無しさん:2019/11/15(金) 05:12:25
ロシア人は計算尺を
61:名無しさん:2019/11/15(金) 06:35:47
そうか
むしろ昔のCPUを作れる装置が無いのか
52:名無しさん:2019/11/15(金) 05:25:30
なにか地球では滅びたアナログ技術が宇宙で繁栄するSFが書けそうだなww

以外にも宇宙では「低スペックなCPU」しか使えない、その理由とは?
引用元:http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1573739746
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2019/11/16 (Sat) 13:38 | 名無しのかめはめさん #- | URL | 編集

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