Analogista laskentatekniikkaa avaruuteen

NASA:n teknologi Jonathan Pellish uskoo jo melkein unohtuneen analogisen laskentatekniikan voivan mullistaa monenlaisia avaruustekniikkaan liittyviä laskentatehtäviä.

Pellish kehittää Analog Devicesin kesällä ostaman Lyric Semiconductor -yhtiön tuottamiin analogisiin piireihin perustuvaa prosessointiteknologiaa. Lyric on erikoistunut todennäköisyysprosessoinnin (probability processing) ratkaisuihin ja tuottanut markkinoille erilaisia virheenkorjauspiirejä.

Digitaalitekniikan ykkösten ja nollien sijaan analoginen laskentatekniikka käsittelee tuloja ja antoja suoraan ykkösen ja nollan välillä. Digitaalisien järjestelmien prosessorit askeltavat laskelman läpi yksi kerrallaan sarjamuodossa mutta analogiatekniikka tekee laskelmansa rinnakkain.

Kun digitaalinen tietokone tarvitsee 500 transistoria tiettyyn laskentaan, analogiatekniikka tarvitsee vain muutamia. Näin se suorittaa laskennan tehokkaammin, vähemmin piirein ja vähäisemmällä virrankulutuksella, seikkoja, jotka ovat tärkeitä avaruusalusten instrumentoinnissa.

Tekniikka ei kuitenkaan ole yleiskäyttöistä mutta soveltuu FFT-laskentaan ja erityisesti diskreettisiin Fourier-muunnoksiin. Yksi ensimmäisistä sovelluksista, johon tutkijaryhmä aikoo ryhtyä FFT-piiriversiolla, on aaltorintaman laskennallinen käsittely, joka yhdenmukaistaa useita peilisegmenttejä, esimerkiksi Webb-teleskoopissa, niin että ne toimivat yhtenä peilijärjestelmänä.

Lisäksi tutkijat haluavat arvioida tekniikan käyttöä aluksen sisäisessä tietojenkäsittelyssä. Tyypillisesti avaruusluotaimien keräämä datan lähetetään maan pinnalle käsiteltäväksi. Satelliitin tehtävän kannalta tämä ei olisi toivottavaa koska yhteysvälin kapasiteetti on rajallinen.

Tekniikka, joka suorittaisi FFT:n nopeasti ja luotettavasti avaruusaluksessa olisi hyödyllinen esimerkiksi heliofysiikan tehtävissä erityisesti pyrittäessä kohti pienempiä ja vähemmällä käyttöteholla toimivia satelliitteja, toteavat tutkijat NASA:n aiheesta antamassa tiedotteessa.

He myös uskovat, että avaruusalusten itsenäinen kohtaaminen ja telakoituminen sekä muut tarkkaa sijaintitietoa vaativat sovellukset hyötyisivät analogisesta teknologiasta.