Perseverance: il processore ha 23 anni, ma la fotocamera è una bomba

03 Marzo 2021 189

Perseverance ci ha emozionati: inutile dirlo, le missioni spaziali vanno al di là dell'evento in sé e ci trascinano con la fantasia nell'oscurità dell'Universo. A partire dai nostri vicini di casa, ovviamente, e Marte è uno di questi, forse il più rappresentativo di tutti. Tutti gli occhi sono puntati sul rover della NASA, sul pianeta rosso ormai già da un paio di settimane: gli scatti inviati ad alta risoluzione sono impressionanti, e se possibile ancor più straordinario è il primo video inviato dal robot sulla Terra.

TECNOLOGIE 'INCREDIBILI'

Cose simili sono possibili solo grazie all'ausilio di tecnologie avanzatissime, frutto di anni di lavoro da parte della NASA e di tutti i partner che hanno collaborato alla missione spaziale. A partire proprio da Perseverance, il cui funzionamento sarà certamente gestito da un processore di ultimissima generazione, ben diverso da quelli che abitualmente alimentano smartphone e computer umani. Eh no, invece, è proprio qui che ci sbagliamo: vi dice qualcosa PowerPC 750? Ebbene, Perseverance ha lo stesso processore di iMac G3, coloratissimo PC che Apple lanciò sul mercato nell'era pre-Intel, nel lontano 1998.

Attenzione, però: PowerPC 750 è stato il primo ad integrare la predizione delle diramazioni tramite la BPU (Branch Prediction Unit) al fine di evitare rallentamenti nel processo di calcolo: la stessa soluzione è presente anche oggi sui processori di ultima generazione. Certo, scorrere la scheda tecnica fa sorridere: il processore di tipo RISC è single-core, e la frequenza arriva a ben 233MHz.


L'unica, fondamentale differenza risiede nella capacità di resistere alle temperature estreme ed alle radiazioni: il processore che troviamo all'interno di Perseverance (ma anche della capsula Orion) è stato rinominato RAD750 e può operare tra -55 e +125 gradi Celsius, con radiazioni comprese tra 200.000 e 1.000.000 Rad (Radiation Absorbed Dose, unità di misura della dose assorbita di radiazione). Per poter lavorare su Marte le modifiche erano inevitabilmente necessarie.

Perché la NASA si è affidata a una soluzione di 23 anni fa? Il motivo è il più ovvio e semplice di tutti: PowerPC 750 è affidabile. Non serve sia veloce, la NASA stessa dice che il processore all'interno dei nostri smartphone sono ben più performanti di RAD750, ma l'unica caratteristica che deve avere è essere duraturo e sempre funzionante. Una dimostrazione? Tutti i satelliti che attualmente stanno utilizzando questo tipo di processore modificato funzionano alla perfezione da tempo.

FOTOCAMERE PAZZESCHE

C'è un altro aspetto di Perseverance che val la pena sviscerare: i suoi "occhi", ovvero il sistema di fotocamere che ci consente di osservare il suolo marziano con un livello di dettaglio mai raggiunto finora. Qui la tecnologia è indubbiamente avanzata: 23 fotocamere in tutto, con un array principale capace di scovare il più piccolo dettaglio ad una qualità eccezionale - e in 3D. Il sistema montato sul rover rappresenta un notevole passo in avanti rispetto a quello che troviamo su Curiosity, a partire dal fatto che le foto, in questo caso, sono a colori. In più, su Perseverance le fotocamere hanno un campo di visione maggiore, così come superiore è la risoluzione.

Ci sono tre gruppi separati di fotocamere, ciascuno dei quali ha compiti ben precisi. Ma quella che maggiormente attrae l'attenzione per la cura tecnologica e ingegneristica che la contraddistingue è sicuramente Mastcam-Z, che troviamo installata sull'albero del rover a 2 metri di altezza. É costituita da due fotocamere separate, posizionate a circa 24 centimetri di distanza l'una dall'altra per offrire una visione stereoscopica. Ha lo zoom - è una prima volta su Marte - ed ha una rapida messa a fuoco per ottenere immagini nei colori rosso, verde e blu, oltre all'ultravioletto ed infrarosso. In tutto, vengono riprodotti 11 colori.


Impressionante anche la definizione, compresa tra 0,15 e 7,4 millimetri per pixel a seconda della distanza. Ed è proprio lo zoom 26-110mm ad essere il vero protagonista di questo incredibile sistema di fotocamere Mastcam-Z, a partire dal meccanismo che permette di spostare gli obiettivi per avvicinarsi o allontanarsi dal soggetto inquadrato. Nelle fotocamere terrestri le lenti sono poggiate su elicoidi e scorrono all'interno di questi con l'ausilio di un lubrificante. Impossibile pensare di affidarsi alla stessa soluzione anche su Marte, visto il rischio di usura e rotture delle componenti. Qui gli elementi scorrono su binari lineari con guide a sfera (azionabili senza lubrificanti), ed il ruolo degli elicoidi è limitato al movimento delle lenti.

Le fotocamere possono ruotare di 360 gradi, hanno un'apertura compresa tra f/7 ed f/10 e le immagini che si ottengono hanno una risoluzione di 1600x1200 pixel. Grazie a questa tecnologia il paesaggio di Marte non avrà più segreti. Attenzione, però: le 23 fotocamere non servono solo per studiare la morfologia di Marte, le interazioni superficie-atmosfera o per inviare le immagini sulla Terra: anche Perseverance, per muoversi, ha bisogno di occhi.


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Commenti

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the:One
skelektron

A parte il fatto che il discorso è molto più complesso di così, e centrano il tipo di sensore montato sullo smartphone, l'ottimizzazione software ed anche eventuali personalizzazioni hardware che possono far cambiare drasticamente la qualità delle foto tra uno smartphone e l'altro con lo stesso SoC...

Ma poi, secondo te la NASA ha dissaldato lo Snapdragon 801 da uno smartphone, lo ha messo sul drone e ha finito il lavoro?
C'è un'enorme mole di lavoro dietro alla realizzazione di una cosa del genere, un'infinità di dettagli da curare, per l'appunto ottimizzazioni software e progettazione di hardware che noi non possiamo neanche immaginare.
L'uso dello Snapdragon 801 (che è comunque più di quanto serva oggi a buona parte degli utenti smartphone sul pianeta) gli è servito solo ad avere potenza computazionale sufficiente per far svolgere al drone il suo lavoro e far funzionare tutta la tecnologia che monta, e l'affidabilità data da un'architettura già ampiamente rodata (e fidati che non lo hanno fatto in un anno) vale mille volte più di una manciata di MHz in più.

sopaug

articolo fuorviante, sembra che abbiano mandato un g3 nello spazio.

Il rad750 è completamente riprogettato con architettura e processo produttivo rivisti e un qc di livello ovviamente mission critical. E' solo compatibile a livello di set di istruzioni.

the:One

Non fanno foto direttamente. Ma il telefono di mia mamma lo usava per elaborare la luce catturata dal sensore della fotocamera e trascriverla sulla memoria sotto forma di file immagine.

skelektron

Da quando in qua i SoC fanno le foto?

the:One

Il drone Ingenuity monta lo snapdragon 801, lo stesso che usava mia mamma nel 2014 per fare foto mosse e sfocate.

the:One

Con lo snapdragon 810 invece lo fai evaporare xD

Yuzu emulator, davvero fatto bene. Se hai un computer con specifiche decenti, puoi far girare molti titoli anche a 60 fps

Frank Chierici

Ciao, cosa usi per emulare la Switch?

Scanato Khan

Io sto parlando del risparmio per chi deve pagare per sviluppare il software, non del risparmio energetico dell'utente finale.
Ad esempio: devi decidere tra un software pesante e mal ottimizzato, però gratis, oppure un software ultra ottimizzato al costo di 100'000 euro. Quale scegli?

Boronius

Vero, ma se tu nel mondo hai 2 miliardi di PC carrozzati e costosi che fanno girare tale software pesante, e in alternativa hai 2 miliardi di PC che costano un terzo e con meno potenza, quanto risparmietesti nell'acquistarli e alimentarli di energia?

ghost

Illegale

boosook

sì, mi spiego meglio, era una battuta un po' cattiva, quello che dice e che dici tu è sicuramente vero, ma quello che voglio dire è che il fatto che uno non usi un algoritmo quadratico o esponenziale anziché logaritmico o usi le strutture dati appropriate fa parte delle basi, certo che anche a me è capitata la situazione che dici tu, sia su codice scritto da altri che, quando ero meno esperto, da me stesso. Ora è vero che se uno va a scrivere un kernel o librerie a basso livello in C++ l'ottimizzazione del codice conta, non parliamo neanche di gaming, applicazioni real time eccetera, lì è ovvio, ma quando si parla di servizi backend e web application, che è dove lo sviluppo è andato negli ultimi vent'anni (a parte appunto le nicchie che lavorano su certi tipi di software), allora più che di ottimizzazione si parla di scalabilità, perché quello che mi interessa è che il backend sia progettato in modo da scalare su migliaia di server e che la stessa cosa facciano i database, lato client non mi metterò a ottimizzare il millisecondo che ci mette un metodo a eseguire in un linguaggio come javascript che già è interpretato e in più gira dentro una sandbox in un browser, piuttosto ottimizzerò le chiamate API, l'accesso ai dati backend, userò tecniche di caching, userò una programmazione asincrona e orientata agli eventi. Tutto questo senza contare che una chiamata API può impiegare anche un millisecondo per girare sul server, poi ci sono sopra mille layer di cifratura, autenticazione, protezione eccetera, quindi se una chiamata ti dura 1 secondo, del quale 900ms se ne vanno per cose "accessorie" e 100 sono il tempo di esecuzione sul server, non ti metti a ottimizzare quei 100. Casomai pensi a come fare meno chiamate. Stesso discorso per il data processing. Io almeno la penso così. E in parte, discorsi simili valgono se si sta sviluppando un'app o una GUI. Gli OS mobili e le app e i siti web attuali sono complessi e richiedono tante risorse non perché i programmatori non ottimizzino, ma perché primo sono effettivamente complessi e fanno miliardi di cose che 10 anni fa non facevano, secondo perché lo sviluppo software di questo tipo ormai si basa su linguaggi a livello sempre più alto che sono sempre più astratti dall'hardware, ma il punto che bisogna capire è che abbiamo le applicazioni che abbiamo oggi proprio perché abbiamo processori potenti che ci permettono di ragionare su altro piuttosto che sull'ottimizzazione e lavorare con framework a alto livello, altrimenti sai quanto ci vorrebbe a scrivere l'interfaccia utente di Facebook in C++, e poi, andrebbe più veloce quando il problema è che i dati vanno recuperati in tempo reale dalla rete e da dei server in un datacenter? Quindi che senso ha investire tempo di sviluppo nell'ottimizzazione estrema di una GUI che non si vedrebbe quasi? Queste sono le mie considerazioni, ovviamente potrei anche sbagliarmi, eh, ma io credo che molto semplicemente si ottimizza dove si deve ottimizzare.

derapage

il pentium D aveva u TPD di 135W e non scendeva mai sotto i 90°C

ghost

E con un i9 che fai un sole artificiale dove fa più comodo?

derapage

Con un Pentium D puoi terraformare Nettuno...

Luca Maggioli

meglio un AMD Duron, direi

Nico Ds

Non hanno fretta, si prendono giustamente tanto tempo per fare i test.

Ciccio Pasticcio

vai a vedere che processori usa parte dell'avionica dei boeing e degli airbus.

frank700

Serve solo della pubblicità in più. Se un giorno tutti si mettessero a pubblicizzare un prodotto in poco tempo tutti incominceranno ad acquistarlo. Alla fine solo pochissimi hanno la necessità di un prodotto specifico.

frank700

E nessuno pensa alle classi, che in termini di performace impattano un botto. Liscia o gassata? Io preferisco liscia.

Tetsuya Akira

Ma pure un cyrix montato su uno scossone di 30 anni fa

Actarus71

Opterei per un Celeron 300A overcloccato ovviamente a 450 Mhz.

Aster

no

Marco

Domanda ma il drone che accompagnava Perseverance lo hanno gia' attivato?

Mauro Corti (Sbabba)

Evidentemente si tratta di una schermatura, ma l'architettura della cpu sarà ancora quella.

matteventu

Ecco l'unico commento intelligente.

facce

Non ce n'è bisogno, Marte è già rosso, bolscevico e traditor

facce

Se invece si dovesse andare su Venere un Pentium 4 è più adatto, contribuirebbe ad alzare la temperatura media del pianeta

InterTriplete

Forte!

InterTripIete

Ottimo

InterTripIete

Molto interessante!

Alessio Ferri

Sì, ma così finisci a scrivere altro codice python per pigrizia, è un serpente che si morde la coda.

Alessio Ferri

Preact fa tutto in pochi kb

piero

si ma i 30k moduli sono 30k per la separazione dei compiti e per il riutilizzo. altrimenti poi devi trovare una squadra di ingegneri che debbano smontare il pezzo unico di codice tutto fuso insieme. sai che bello

roberto casali

Anche io e Colecovision :)

boosook

Scusa, ma si vede che non fai il programmatore :)

boosook

che non servono a niente...

piero

un culeron

Alessio Ferri

Se un processore è stato riprogettato per resistere alle radiazioni si tratta evidentemente di un altro processore.

VoltoReato

non per quello in 4k

VoltoReato

però è più facile buttare dentro i transistor che programmare in modo ottimizzato, il primo fa guadagnare il secondo spendere

Nico Ds

Vecchio? Duraturo? Il più vecchio "computer" ancora funzionante che ho in giro è un Nintendo Game & Watch che forse è più vecchio di me, in confronto iMac G3 è un bebè e pure fantascienza.

Scanato Khan

Vero, però le librerie sono più o meno gratis. Quanto costerebbe riscrivere tutto da zero e ottimizzato al massimo?

Scanato Khan

La questione di fondo è solo una: il costo.
Oggi costa nettamente meno un hardware più potente rispetto a pagare una squadra di ingegneri per ottimizzare il software.
Si fa presto a dire "ottimizzare", quando sono "gli altri" a dover pagare per farlo...

Sono Giapponese!

Sarà il modello Perseverance SE aggiornato

Lupo1

Leggi...

Aster

La fonte;)

pollopopo

è...ma nei porno le dimensioni contano :P

giovanni cordioli

Non mi sorprende.
E' una frase che tra gli appassionati di informatica gira da parecchi anni, soprattutto da quando rilasciarono l’elefantiaco Windows Vista.

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