¿Hardware informático mecánico para un futuro rover venusiano? ¿Como funciona?

No sé por qué Gizmodo dice que el último concepto de sonda de Venus de la NASA parece una creación de Tim Burton , ¡porque se parece mucho más a una creación de Theo Jansen ! Compare los videos a continuación también.

Puedo entender mirar el viento para impulsar la locomoción estrictamente mecánica en lugar de la electromecánica, pero no veo cómo la computación significativa podría hacerse mecánicamente. Aproximadamente, ¿qué tipo de hardware informático mecánico se está considerando para un futuro rover venusiano? ¿Es como 1 FLOP y 1 kilobit, o algo pequeño y denso o incluso como MEMS ?

¡Estoy interesado porque el satélite de 10,000 años realmente podría beneficiarse de las computadoras no electrónicas para sobrevivir en el espacio por tanto tiempo!

Véase también Automaton Rover for Extreme Environments (AREE) de la NASA .

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Estaría razonablemente seguro de que AREE contendrá un microprocesador electrónico más o menos convencional. Dado que hoy en día se pueden hacer tan pequeños y de bajo consumo, no sería un gran problema mantenerlo a una temperatura lo suficientemente baja.
Un rover sin un transmisor y un receptor electrónicos sería inútil de todos modos. No existe una cámara puramente mecánica para la navegación. Si no obtiene ningún resultado del rover con una computadora mecánica, nunca sabrá qué sucede con el rover.
@Uwe, el mundo está lleno de organismos que no utilizan la visión para navegar y aprender sobre su entorno. es.wikipedia.org/wiki/…
¿De qué sirve un rover venusiano sin visión sino sensores táctiles y sin ninguna transmisión de datos a la Tierra? Deberíamos obtener algunos resultados, pero no hay transmisión mecánica de datos a la Tierra.
@Uwe No entiendo por qué no tener una cámara significa que no habrá transmisión de datos a la Tierra o que los sensores táctiles son el único otro sensor posible.
Si usa computación mecánica en lugar de computación electrónica debido a la alta temperatura de Venus, no puede usar la transmisión electrónica de datos. ¿Existe algún tipo de transmisión de datos mecánica inalámbrica no electrónica aplicable a Venus? Si hay una transmisión de datos electrónicos a alta temperatura, también debería haber un cálculo electrónico a alta temperatura.
@Uwe, de hecho, hay ejemplos reales de esto, si publica una pregunta simple preguntando si es posible algún tipo de sistema de "transmisión de datos mecánicos inalámbricos no electrónicos" en el espacio, y si podría adaptarse para trabajar en Venus, creo que podemos tener algunas respuestas reales. Ciertamente no son tan prácticos y son una especie de electrónica de alta temperatura y electrónica refrigerada alimentada por RTG optimizada para alta temperatura que utiliza comunicaciones convencionales.
¡Algo completamente diferente! ¿Qué pasaría si una computadora electrónica principal estuviera en órbita alrededor de Venus y conectada a un rover de superficie por un sistema de satélites "skytrain"? Sí, sería costoso, pero... solo una idea. Una computadora mecánica podría ser pesada.

Respuestas (4)

No subestime lo que puede hacer con los componentes mecánicos. En la década de 1840, Charles Babbage trabajó en una computadora programable de uso general (la máquina analítica ). Lamentablemente, nunca se completó, aunque la idea es buena. Un diseño anterior suyo, el Difference Engine (que no era Turing-completo), se construyó en la década de 1990.

Dicho esto, el estudio AREE no ha avanzado hasta el punto de diseñar hardware. Desde la página 19, el estudio resume las posibles soluciones (mecánica, neumática/fluídica, tubos de vacío y otros componentes electrónicos), luego muestra algunas implementaciones posibles para elementos como el almacenamiento de energía y la navegación utilizando un método para evitar obstáculos que no necesita computación.

Si bien la Fase 1 demostró la viabilidad, quedan varias áreas que requieren un mayor refinamiento y demostración para establecer la credibilidad del concepto. El trabajo continuo en un concepto de rover de Venus que aún no requiere desarrollar tecnologías con costos y escalas de tiempo desconocidos cambia significativamente la conversación con respecto a las misiones de Venus y la ciencia alcanzable.

¡Creo que esto es absolutamente fascinante! Gracias por los enlaces, le echaré un vistazo :-)
Babbage no solo trabajó en una computadora con componentes mecánicos, el primer Z1 de Konrad Zuse también usó mucha mecánica. Ver en.wikipedia.org/wiki/Z1_(computer) Pero tanto Babbage como Zuse tuvieron problemas con una precisión mecánica insuficiente.
Eso es computación de propósito general. Pero para aplicaciones específicas a veces es posible representar problemas en soluciones mecánicas muy pequeñas. Los acorazados podían ingresar su rumbo, velocidad y el rumbo, la distancia y el rumbo estimado de un avión o barco enemigo, y tenían solo unos pocos engranajes para generar el rumbo y el ángulo del cañón necesarios para liderar y alcanzar con éxito el objetivo. Las funciones complejas se pueden codificar como una ranura o surco en un solo disco giratorio, por ejemplo (tan complejas como las formas de onda de audio, por ejemplo, vinilo. Compare eso con la complejidad de la reproducción electrónica de audio.

Esta no es una computadora como se entiende el término hoy en día, y ciertamente no está usando el código morse.

Lo que el sistema está haciendo en realidad es tomar la salida de un instrumento, probablemente una señal eléctrica de bajo voltaje, amplificarla a algo utilizable mecánicamente y convertirla en rotación de los cuatro discos en la parte superior del rover (con 4 posiciones cada uno, es el equivalente a una señal de 8 bits).

El valor que se muestra en esos discos se puede ver desde un orbitador o globo de gran altitud que puede usar computadoras convencionales para todas las tareas más complejas.

Físicamente, la parte de la 'computadora' sería un conjunto de engranajes que mueven los discos.

Como se muestra en las respuestas anteriores, puede calcular una sorpresa con tales sistemas, pero debido a problemas de peso, la complejidad probablemente se mantendría al mínimo, por ejemplo, utilizando el posicionamiento relativo de los discos en lugar de restablecer un valor absoluto porque el orbitador puede resta fácilmente el valor anterior sin penalización de peso.

Pero, ¿cómo se amplifica una señal eléctrica de bajo voltaje sin electrónica a algo utilizable mecánicamente? La pregunta era sobre hardware informático mecánico, por lo tanto, sin amplificadores electrónicos.
@Uwe Cierto, esa parte no puede ser solo engranajes. Sin embargo, es más parte del instrumento que la computadora (probablemente no puedas hacer una cámara puramente mecánica de todos modos), y puede usar componentes eléctricos pesados ​​en lugar de chips de silicio que se derriten fácilmente.
@QuentinClarkson Hacer una cámara puramente mecánica no es tan difícil si tienes casi dos siglos de experiencia haciéndolas , pero supongo que llevar la imagen a la Tierra podría representar un desafío.
@ 8bittree Una cámara puramente mecánica puede soportar altas temperaturas, pero necesita una película o placa fotográfica que no se derrita.
@ 8bittree Eso no es mecánico, es un proceso químico, y la parte importante es tener una forma de transmitir la imagen (u otros datos usando sensores similares, como medir la llama de color exacta producida cuando se calienta una muestra). La recuperación de cápsulas de película se ha realizado desde LEO, pero no es realmente práctico para todos los datos de una misión de un año.
¿Es el semáforo una mejor analogía que el código Morse para la comunicación del disco? ¿Venus no tiene nubes bastante opacas? Tendría que ser visto por algo que pueda sumergirse debajo de las nubes para verlo y luego volver por encima de ellas donde las condiciones son más amigables y hay más luz solar para recargar las baterías, tal vez, como un avión solar.
@uhoh Sí, esa es una analogía mucho más cercana. La imagen en el artículo de gizmodo etiqueta los discos como objetivos de radar: las nubes solo son opacas si está limitado a la luz visible.
@QuentinClarkson Ah, entonces no solo quisiste decir no electrónico. Mi primer pensamiento fue en realidad interruptores de circuito en lugar de película. Deje que la luz brille y caliente pares de dos tiras de metal diferentes y, a medida que los metales se expandan a diferentes velocidades, el par unido se doblará. Definitivamente difícil de hacer práctico y posiblemente demasiado de un proceso térmico. Bueno, sabemos que la luz aplica presión, por lo que, en teoría, aún podríamos hacer una cámara puramente mecánica. Aunque dudo que funcione bien fuera del vacío. Y en ambos casos, todavía queda el problema de recuperar la imagen.
@ 8bittree, el problema con sensores como ese es la sensibilidad: si carga lo suficiente para mover físicamente algo, no podrá responder a los pequeños cambios que desea medir.

Además, no olvides que no tenemos que hacer todo digitalmente. Las computadoras analógicas fueron comunes hasta que desaparecieron en los años 60 y 70, pero pueden ser útiles en algunas áreas.

Ese es un buen punto; Supuse que las computadoras mecánicas eran digitales, pero eso fue solo un reflejo, ¡gracias! Pero creo que esto es más un comentario que una respuesta real de intercambio de pila; He preguntado sobre un plan particular de la NASA, "... ¿cómo funciona?" no solo ideas de lo que podría funcionar.
Pero las computadoras analógicas de los años 60 y 70 eran en más del 90 % totalmente electrónicas de semiconductores. En los años 40 y 50 también existían ordenadores analógicos electrónicos equipados con tubos de vacío.
Puedes hacer mucho con diseños mecánicos analógicos puros. EX los sistemas de control de fuego en acorazados. youtube.com/watch?v=s1i-dnAH9Y4

Las computadoras nanomecánicas son mucho más eficientes energéticamente que los microchips eléctricos. Pueden lidiar con una gran cantidad de ruido electromagnético y diferencias de temperatura realmente grandes. Su memoria es más resistente, y son compactos. Tienen una frecuencia de reloj más baja, pero debido a que liberan una pequeña fracción de las computadoras eléctricas, pueden superar a las computadoras eléctricas dentro del mismo volumen.

Todavía se está trabajando en las computadoras nanomecánicas, y son el siguiente paso lógico para la computación general. Ya se ha respondido cómo probablemente funcionará el rover mecánico de venus, pero esto permitirá rovers mucho más complejos para venus en el futuro.

Para leer más, consulte este excelente resumen Two Types of Mechanical Reversible Logic de Ralph C. Merkle (1990) en Xerox PARC

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Este enlace zyvex.com/nanotech/mechano.html es uno de los muchos que profundizan en las posibilidades de la lógica reversible nanomecánica. Gracias por el recordatorio.
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