Механическое вычислительное оборудование для будущего венерианского вездехода? Как это работает?

Я не знаю, почему Gizmodo говорит , что последняя концепция зонда NASA «Венера» выглядит как творение Тима Бертона , потому что она гораздо больше похожа на творение Тео Янсена ! Также сравните видео ниже.

Я могу понять, как рассматривать ветер как чисто механическое, а не электромеханическое передвижение, но я не понимаю, как значимые вычисления могут быть выполнены механически. Грубо говоря, какое механическое вычислительное оборудование рассматривается для будущего венерианского вездехода? Это как 1 FLOP и 1 килобит, или что-то маленькое и плотное, или даже MEMS - подобное?

Мне интересно, потому что 10 000-летний спутник мог бы действительно выиграть от неэлектронных компьютеров, чтобы выжить в космосе так долго!

См. Также марсоход NASA Automaton для экстремальных условий (AREE) .

введите описание изображения здесь

Я был бы достаточно уверен, что AREE будет содержать более или менее обычный электронный микропроцессор. Поскольку в настоящее время их можно сделать такими крошечными и маломощными, не будет большой проблемой поддерживать их при достаточно низкой температуре.
Ровер без электронного передатчика и приемника в любом случае был бы бесполезен. Нет чисто механической камеры для навигации. Если вы не получите никаких результатов от марсохода с механическим компьютером, вы никогда не узнаете, что происходит с марсоходом.
@Uwe мир наполнен организмами, которые не используют зрение, чтобы ориентироваться и узнавать об окружающей среде. en.wikipedia.org/wiki/…
Какая польза от венерианского вездехода без зрения, но без тактильных датчиков и без передачи данных на Землю? Мы должны получить какие-то результаты, но механической передачи данных на Землю нет.
@Uwe Я не понимаю, почему отсутствие камеры означает, что не будет передачи данных на Землю или что тактильные датчики являются единственным возможным датчиком.
Если вы используете механические вычисления вместо электронных из-за высокой температуры Венеры, вы не можете использовать электронную передачу данных. Есть ли какая-либо неэлектронная беспроводная механическая передача данных, применимая к Венере? Если есть высокотемпературная электронная передача данных, должны быть и высокотемпературные электронные вычисления.
@Uwe на самом деле есть реальные примеры этого, если вы зададите простой вопрос, спрашивая, возможна ли в космосе какая-то система «неэлектронной беспроводной механической передачи данных», и можно ли ее адаптировать для работы на Венере, я думаю, что мы можем есть реальные ответы. Они конечно не такие практичные и какая-то высокотемпературная электроника и высокотемпературная оптимизированная охлаждаемая электроника с питанием от РИТЭГов с использованием обычных коммуникаций.
Что-то совсем другое! Что, если бы главный электронный компьютер находился на орбите вокруг Венеры и был связан с наземным вездеходом через систему спутников «наземный поезд»? Да, это было бы дорого, но… просто задумайтесь. Механический компьютер может быть тяжелым.

Ответы (4)

Не недооценивайте возможности механических компонентов. В 18 40-х годах Чарльз Бэббидж работал над программируемым компьютером общего назначения ( Аналитическая машина ). К сожалению, она так и не была завершена, хотя идея здравая. Его более ранняя разработка, разностная машина (которая не была завершена по Тьюрингу), была построена в 1990-х годах.

Тем не менее, исследование AREE не продвинулось до разработки аппаратного обеспечения. Начиная со страницы 19, в исследовании обобщаются возможные решения (механические, пневматика/гидравлика, электронные лампы и другая электроника), а затем показаны некоторые возможные реализации таких элементов, как накопление энергии и навигация с использованием метода обхода препятствий, не требующего вычислений.

Хотя Фаза 1 продемонстрировала осуществимость, остается ряд областей, которые требуют дальнейшей доработки и демонстрации для подтверждения достоверности концепции. Продолжающаяся работа над концепцией марсохода на Венере, которая не требует еще разработки технологий с неизвестными затратами и сроками, существенно меняет разговор о венерианских миссиях и достижимой науке.

Я думаю, это совершенно увлекательно! Спасибо за ссылки, посмотрю :-)
Мало того, что Бэббидж работал над компьютером с механическими компонентами, первый Z1 Конрада Цузе также использовал много механики. См. en.wikipedia.org/wiki/Z1_(computer) Но и у Бэббиджа, и у Цузе были проблемы с недостаточной механической точностью.
Это вычисления общего назначения. Но для конкретных приложений иногда возможно представить проблемы в очень небольших механических решениях. Линкоры могли вводить свой курс, скорость и пеленг, расстояние и предполагаемый курс самолета или вражеского корабля, и всего несколько передач выдавали курс и угол ствола, необходимые для опережения и успешного поражения цели. Сложные функции могут быть закодированы, например, как прорезь или канавка на одном вращающемся диске (такие же сложные, как формы звуковых волн, например, винил. Сравните это со сложностью электронного воспроизведения звука.

Это не компьютер в обычном понимании этого термина сегодня, и уж точно он не использует азбуку Морзе.

Что на самом деле делает система, так это берет выходной сигнал прибора, возможно, электрический сигнал низкого напряжения, усиливает его до чего-то, пригодного для механического использования, и преобразует его во вращение четырех дисков наверху марсохода (с 4 позициями на каждом, это эквивалент 8-битного сигнала).

Значение, отображаемое на этих дисках, можно увидеть с орбитального аппарата или высотного аэростата, который может использовать обычные компьютеры для решения более сложных задач.

Физически «компьютерная» часть будет представлять собой набор шестерен, которые двигают диски.

Как показано в предыдущих ответах, вы можете вычислить неожиданность с такими системами, но из-за проблем с весом сложность, вероятно, будет сведена к минимуму - например, используя относительное позиционирование дисков, а не сброс до абсолютного значения, потому что орбитальный аппарат может легко вычесть предыдущее значение без штрафа за вес.

Но как усилить электрический сигнал низкого напряжения без электроники до чего-то, пригодного для механического использования? Вопрос был о механическом вычислительном оборудовании, поэтому никаких электронных усилителей.
@Uwe Правда, эта часть не может быть просто шестеренкой. Тем не менее, это скорее часть инструмента, чем компьютера (в любом случае, вы, вероятно, не сможете сделать камеру чисто механической), и в ней могут использоваться тяжелые электрические компоненты, а не легкоплавкие кремниевые чипы.
@QuentinClarkson Сделать чисто механическую камеру не так уж сложно, если у вас есть почти двухсотлетний опыт их изготовления , но я полагаю, что вернуть изображение на Землю может быть непросто.
@8bittree Чисто механическая камера может выдерживать высокие температуры, но вам нужна фотопленка или пластина, которая не плавится.
@8bittree Это не механический, это химический процесс, и важная часть - это способ передачи изображения (или других данных с использованием аналогичных датчиков, например, измерение пламени точного цвета, возникающего при нагревании образца). Получение капсул с пленкой было выполнено с НОО, но это не очень практично для всех данных годовой миссии.
Является ли семафор лучшей аналогией для связи с диском, чем азбука Морзе? Разве на Венере нет довольно непрозрачных облаков? Это должно быть замечено чем-то, что может опуститься ниже облаков, чтобы увидеть его, а затем вернуться над ними, где условия более благоприятны и есть больше солнечного света, возможно, для перезарядки батарей, например, солнечный самолет.
@uhoh Да, это гораздо более близкая аналогия. Изображение в статье gizmodo помечает диски как радиолокационные цели — облака непрозрачны, только если вы ограничены видимым светом.
@QuentinClarkson А, так ты имел в виду не только неэлектронный. Моей первой мыслью были автоматические выключатели, а не пленка. Пусть свет освещает и нагревает пары двух разных металлических полос, и поскольку металлы расширяются с разной скоростью, связанная пара будет изгибаться. Определенно сложно сделать практичным и, возможно, слишком тепловым процессом. Ну, мы знаем, что свет оказывает давление, поэтому теоретически мы все еще можем сделать чисто механическую камеру. Хотя я сомневаюсь, что это будет хорошо работать вне вакуума. И в обоих этих случаях остается проблема с возвратом изображения.
@ 8bittree проблема с такими датчиками заключается в чувствительности - если вы приложите к нему достаточную нагрузку, чтобы физически переместить что-либо, он не сможет реагировать на небольшие изменения, которые вы хотите измерить.

Также не забывайте, что мы не обязаны делать все в цифровом виде. Аналоговые компьютеры были обычным явлением, пока не исчезли в 60-х и 70-х годах, но могут быть полезны в некоторых областях.

Неплохо подмечено; Я предполагал, что механические компьютеры были цифровыми, но это был просто рефлекс, спасибо! Но я думаю, что это скорее комментарий, чем фактический ответ на стековый обмен; Я спросил о конкретном плане НАСА: «... как он работает?» не просто идеи о том, что может сработать.
Но аналоговые компьютеры 60-х и 70-х годов были более чем на 90 % полностью полупроводниковыми электронными. В 40-х и 50-х годах были также электронные аналоговые компьютеры, оснащенные электронными лампами.
Вы можете многое сделать с чисто аналоговыми механическими конструкциями. ЭКС системы управления огнем на линкорах. youtube.com/watch?v=s1i-dnAH9Y4

Наномеханические компьютеры гораздо более энергоэффективны, чем электрические микрочипы. Они могут справиться с большим количеством электромагнитных помех и действительно большими перепадами температур. Их память более стойкая, и они компактны. У них более низкая тактовая частота, но поскольку они выпускают небольшую долю электрических компьютеров, они могут превзойти электрические компьютеры в том же объеме.

Наномеханические компьютеры все еще находятся в стадии разработки и являются следующим логическим шагом для общих вычислений. Как, вероятно, будет работать механический ровер на Венере, уже дан ответ, но это позволит в будущем создавать гораздо более сложные марсоходы для Венеры.

Для дальнейшего чтения см. это превосходное резюме « Два типа механической обратимой логики » Ральфа С. Меркла (1990) в Xerox PARC .

Добро пожаловать в Stack Exchange! Хотя я не сомневаюсь в ваших утверждениях, в SE мы должны подтверждать наши ответы источниками, иначе нынешние и будущие читатели не смогут судить о правдивости любого данного ответа. Можете ли вы привести источник, подтверждающий это сравнение? Спасибо!
Эта ссылка zyvex.com/nanotech/mechano.html — одна из многих, где подробно рассказывается о возможностях наномеханической обратимой логики. Спасибо за напоминание.
Спасибо, какая классная ссылка! Я добавил вашу ссылку обратно в ваш ответный пост; комментарии в Stack Exchange следует считать временными, они потенциально могут быть удалены в любое время. Поэтому все, что важно для ответа, должно быть добавлено к самому ответу. Если есть какой-либо способ поддержать «гораздо более энергоэффективные» и «они могут превзойти» как фактически правильные, пожалуйста, добавьте и эти ссылки. Если в Merkle 1990 есть что-то подобное, пожалуйста, добавьте короткую цитату из него. Он довольно длинный, и мы не можем ожидать, что каждый будущий читатель будет просматривать его целиком. Спасибо!
Механическое вычислительное оборудование для будущего венерианского вездехода? Как это работает?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v