第28章 27. 太空计算（1/2）

苏逸杨在来这里之前，根据之前邮件交流中阿兰教授又要看简历，又要约面谈的架势，他以为会是接近于公司面试般的考校。然而事实证明他想多了，教授真的只是想给他讲一讲实验室的背景，以及见一见他本人而已。

白发苍苍的阿兰教授说到实验室时，蓝色的眼睛里闪着光，就像炫耀自己成果的孩子一样，充满着热忱和骄傲。

“csrc并不是一个单独的实验室，而是一个联合组织，德克尔的这间实验室是牵头人，而其他参与者共计有15所大学，包括弗罗里达大学、宾州州立、弗吉尼亚理工等等。主要资金来源是联合国自然科学研究基金和多达上百个的合作公司，其他合作方包括nasa、学园都市宇航局等…”

“我们这些做计算机科学家，硬件上一直在致力于两件事——如何让电路板跑得更快，以及让电路板更加稳定。对于后者，大多数人可能不以为然，因为我们日常使用的硬件似乎已经足够稳定了。但是如果要把问题的前设条件换成是在太空中运行的计算机，那么一切都会不一样。”

“因为太空运算需要面临很多在地面上完全不需要考虑的问题。”

“首先是震动。如果你的手机在走路时，不小心掉在了地上，它会承受一次震动。但是这种震动相比于火箭发射时的震动实在是微不足道。而每一块发射上天的组件，都要依靠火箭送上去。我们要保证经过这样的剧烈高频震动后，电路板依旧能正常工作。每一次火箭发射都代表着以亿为基本单位的资金消耗，而如果因为电路板问题导致了任务失败，损失是我们难以承受的。”

“其次是温差。我从小在美国的弗罗里达长大，那里一天的昼夜温差总是在10华氏度以下；等我去卡内基梅隆大学求学时，却发现匹茨堡一天的昼夜温差可能达到30度，而且甚至有时候前一天还在穿短袖，第二天就开始下雪，导致我到那里的第二周就感冒了。而太空中遇到的问题只会更多，因为从地球暗面到阳面的温差可能高达上百度。你的电路板需要能在剧烈变化的温度中继续运行。”

“再然后是真空。真空对电子元件来说不算什么，它们又不呼吸。然而你们在打游戏时机箱里呼呼转的电扇就遇到麻烦了。因为如果没有空气，我们直接失去了最直接也最有效的散热方式。”

“而最困难的挑战来自于宇宙中的辐射。辐射可能导致板子直接坏掉，但更通常的情况是导致一个比特从高电位跳到低电位，或者反过来从低到高，再或者跳到不高不低，难以被解读的模糊电位。”

“如果你足够幸运，那么这也许仅仅是无关紧要的一个比特，比如某块显示屏上的某一个格点的红值减少了1/256，或者空调的目标温度上调了0.0001度，那根本无关痛痒，你甚至根本察觉不出来；或者这也可能是你用不到的一个比特，就像你手机里面的存储空间往往总是留下至少1/3没有被使用；然而同样有可能的是，这个比特是正在使用的关键的比特，比如program counter——如果这个变量出错，你的程序一定毫无意外地会崩溃。如果最终的结果是一个直接的seg fault或者别的什么报错，还算是比较乐观的情况，因为航空航天的电脑系统总会有备份系统，还可以快速重启。但是如果它改写了什么地方的数据，然后把所有东西搞成一团糟，却没有报错也没有人意识到它出了错，任由他继续运行，那才是真正的麻烦。”

“最后是能源。地面上的超级计算机阵列，耗电基本都能达到10mw以上，仅仅每年电费的开销就能高达百万美元。而在太空，能源比地面宝贵了不知多少倍，毕竟我们不能指望太阳能板供给多少电——太空核电站目前还未能成为我们的选项之一。”

“所以说，这是一个极具挑战性的领域。当你们习惯了解决太空这一个难缠的对手之后，如果你继续留在这个领域，那么日渐兴起的火星开发和商用空间站等项目都会是你一展拳脚的舞台；而如果你打算回到普通的计算领域，那么你会发现没有高温差没有高辐射，也没有高震动可以用电扇的地球，那简直就是电路板的天堂……”