«Главный вывод нашего исследования заключается в том, что для будущих космических миссий требуется не просто больше вычислительной мощности, а вычислительные ресурсы определенного типа. В задачах такого рода узким местом является не выполнение вычислений, а передача данных», — отметил Натаниэль Блейер из Мичиганского университета, один из авторов работы.

В задачи космического телескопа входит постоянная корректировка микроскопических искажений оптики. Это требует обработки огромных объемов данных в реальном времени. Передача данных между памятью и процессором потребляет при этом больше энергии, чем арифметические операции. Традиционные графические процессоры, оптимизированные под игры и рендеринг, просто неэффективны для такой задачи.

Блейер и его коллеги разработали две архитектуры. Первая собрана из 27-ми чипов высокопроизводительной памяти, каждый из которых состоит из 16-ти ячеек динамической памяти с произвольным доступом (DRAM). Чипы подключены к кастомному процессору. Вторая архитектура более радикальная: 56 специализированных чиплетов, каждый из которых содержит около 2 ГБ распределенной статической памяти SRAM. Вместо того чтобы пересылать данные в центральный процессор и обратно, эта архитектура размещает память и вычислительные блоки максимально близко друг к другу. SRAM-дизайн оказался гораздо эффективнее.

Для оценки энергопотребления и эффективности чипов исследователи использовали систему Synopsys Design Compiler. Первоначально SRAM-архитектура потребляла 90 Вт. Затем исследователи применили математический прием — снизили точность некоторых вычислений (упростили арифметику там, где это не критично для конечного результата), что позволило снизить расход до 51 Вт. При этом система сохранила способность обнаруживать опасные сбои, вызванные космической радиацией, пишет IE.

Снижение мощности с 3000 до 51 Вт означает уменьшение массы космического аппарата с 1100 до 193 кг. По стандартным аэрокосмическим оценкам, экономия за 25 лет эксплуатации составит около 430 млн долларов.

Теперь команда планирует изготовить SRAM-чиплеты и протестировать их в лаборатории. Если расчеты подтвердятся, следующий телескоп для поиска жизни на экзопланетах может стать значительно легче, дешевле и эффективнее, чем все, что мы запускали раньше.

В этом году космический телескоп «Уэбб» впервые изучил поверхность экзопланеты. Ученые смогли рассмотреть снимки «суперземли» LHS 3844 b, расположенной в 50 световых годах от нас, и проанализировать тепловое излучение поверхности.