HPE Spaceborne Computer-4 sarà il primo sistema a eseguire benchmark di calcolo ad alte prestazioni (HPC) sulla superficie lunare, insieme ad applicazioni di intelligenza artificiale per l’analisi dei dati, la navigazione autonoma e la sicurezza informatica. Al progetto partecipano anche NASA e Deloitte, con applicazioni di federated learning, modelli linguistici e rilevamento delle intrusioni informatiche.
La missione è prevista per la fine del 2026 e permetterà di verificare la possibilità di eseguire carichi di lavoro computazionalmente impegnativi direttamente sulla superficie lunare, utilizzando un sistema compatto progettato per resistere alle condizioni ambientali estreme. L’elaborazione locale potrà ridurre la quantità di dati da trasmettere alla Terra e consentire ai sistemi autonomi di utilizzare più rapidamente le informazioni raccolte durante le attività di esplorazione.
HPE Spaceborne Computer-4 viaggerà verso il polo sud lunare con il rover FLIP
Il computer sarà trasportato dal rover FLIP (FLEX Lunar Innovation Platform) di Astrolab, a bordo del lander Griffin-1 di Voyager Technologies.
La missione rientra nell’iniziativa Commercial Lunar Payload Services (CLPS) della NASA, attraverso la quale l’agenzia spaziale americana acquista servizi commerciali per il trasporto di strumenti scientifici e tecnologie sulla Luna.
FLIP è una piattaforma robotica destinata a sperimentare tecnologie di mobilità lunare e a trasportare strumenti scientifici. Ospiterà lo Spaceborne Computer-4 all’interno della propria struttura, mettendo a disposizione una piattaforma mobile per verificare il funzionamento di applicazioni AI e HPC sulla superficie lunare.
La destinazione prevista è la regione del polo sud lunare, particolarmente interessante per le future attività di esplorazione grazie alla possibile presenza di ghiaccio d’acqua nei crateri permanentemente in ombra.
I primi benchmark HPC sulla Luna misureranno le prestazioni del sistema
Uno degli esperimenti principali riguarderà l’esecuzione di HPL (High Performance LINPACK) e HPCG (High Performance Conjugate Gradients), due benchmark utilizzati per valutare le prestazioni dei sistemi di calcolo ad alte prestazioni.
HPL misura le prestazioni nella risoluzione di sistemi di equazioni lineari mediante operazioni numeriche dense ed è il riferimento utilizzato per la classifica TOP500 dei supercomputer. HPCG valuta invece algoritmi che rappresentano più da vicino alcune caratteristiche dei carichi di lavoro scientifici, comprese le operazioni su matrici sparse e gli accessi alla memoria.
L’esecuzione di entrambi i test consentirà di valutare il comportamento della piattaforma in condizioni operative differenti, verificando le prestazioni computazionali in un ambiente caratterizzato da vincoli energetici, termici e di comunicazione molto diversi da quelli terrestri.
Secondo HPE, saranno i primi benchmark HPC di questo tipo eseguiti sulla superficie lunare. Il primato rivendicato dall’azienda riguarda gli specifici test e le applicazioni previste dalla missione, sulla base delle informazioni pubblicamente disponibili al momento dell’annuncio.
I risultati serviranno a caratterizzare le prestazioni della piattaforma e a valutarne l’impiego in future missioni scientifiche, nelle quali l’elaborazione locale potrà diventare una componente delle infrastrutture tecnologiche lunari.
Modelli linguistici, RAG e computer vision per elaborare i dati sulla Luna
Lo Spaceborne Computer-4 eseguirà diverse applicazioni di intelligenza artificiale, tra cui modelli linguistici di grandi dimensioni, sistemi di Retrieval-Augmented Generation (RAG), computer vision e analisi di dati LiDAR.
I sistemi RAG permetteranno di interrogare raccolte documentali attraverso un modello linguistico, recuperando le informazioni pertinenti prima di generare una risposta. L’impiego previsto sulla Luna riguarda soprattutto l’accesso alla documentazione tecnica e scientifica disponibile localmente, riducendo la necessità di interrogare sistemi terrestri.
Le applicazioni di computer vision saranno destinate all’analisi delle immagini acquisite durante la missione, mentre l’elaborazione dei dati LiDAR, ottenuti mediante misurazioni laser delle distanze, potrà contribuire alla ricostruzione tridimensionale dell’ambiente, alla navigazione e all’analisi delle caratteristiche del terreno.
Queste capacità sono rilevanti anche per la pianificazione di future infrastrutture lunari, che richiederanno informazioni dettagliate sulla morfologia della superficie e sui possibili percorsi dei veicoli robotici.
HPE prevede inoltre una partizione dedicata ai servizi AI, attraverso la quale sperimentare l’esecuzione di applicazioni differenti sulla stessa piattaforma, verificandone l’affidabilità e la gestione delle risorse.
Un computer compatto con CPU, GPU e raffreddamento a liquido
Lo Spaceborne Computer-4 è un modulo di calcolo autonomo, compatto e privo di ventole, che utilizza un sistema di raffreddamento a liquido.
La configurazione comprende una CPU a basso consumo energetico e una GPU, necessaria per eseguire i carichi di lavoro di intelligenza artificiale e le elaborazioni parallele.
HPE non ha comunicato i modelli dei processori, la quantità di memoria, la capacità di calcolo o il consumo energetico del sistema. Non è quindi ancora possibile confrontarne quantitativamente le prestazioni con quelle delle piattaforme HPC terrestri o di altri sistemi di edge AI.
Per l’archiviazione vengono utilizzate unità SSD con memoria flash di Kioxia, che prosegue la collaborazione tecnologica avviata con le precedenti generazioni dello Spaceborne Computer.
La progettazione deve affrontare le difficoltà caratteristiche dell’ambiente lunare, tra cui il vuoto, le forti escursioni termiche e la disponibilità limitata di energia. Anche l’assenza di convezione atmosferica rende la dissipazione del calore una questione particolarmente importante, poiché il trasferimento termico deve avvenire attraverso conduzione e irraggiamento.
Il sistema comprende inoltre componenti software per gestire le comunicazioni con la Terra e trasmettere in modo sicuro i dati e i risultati delle elaborazioni.
NASA sperimenterà il federated learning tra Terra, Luna e Stazione Spaziale Internazionale
Una parte significativa della sperimentazione riguarderà il federated learning, una tecnica di apprendimento automatico distribuito che permette a sistemi differenti di contribuire all’addestramento di un modello senza dover trasferire tutti i dati verso un unico centro di elaborazione.
Attraverso il progetto FLUID (Federated Learning for Unbounded and Intelligent Decentralization), la NASA prevede di coordinare tre modelli di intelligenza artificiale associati a dati provenienti dalla Terra, dalla Luna e dalla Stazione Spaziale Internazionale.
L’esperimento servirà a studiare il funzionamento di una rete di apprendimento distribuito tra infrastrutture spaziali e terrestri, verificando la possibilità di coordinare modelli AI anche in presenza di comunicazioni caratterizzate da latenze e disponibilità variabili.
La NASA sperimenterà inoltre un modello linguistico ottimizzato per l’elaborazione semantica, destinato alla ricerca e all’interpretazione di documenti disponibili a bordo.
La disponibilità locale di queste capacità potrebbe diventare importante nelle missioni di lunga durata, quando il personale e i sistemi robotici dovranno consultare grandi quantità di informazioni tecniche senza richiedere continuamente assistenza ai centri di controllo terrestri.
Deloitte testerà Silent Shield per la cybersecurity lunare
La sicurezza informatica sarà oggetto di un esperimento sviluppato da Deloitte attraverso Silent Shield, un sistema di intrusion detection che utilizza analisi predittive e rilevamento delle anomalie.
Il software sarà eseguito sullo Spaceborne Computer-4 per verificare la possibilità di identificare attività potenzialmente anomale quasi in tempo reale, direttamente nell’ambiente operativo lunare.
L’elaborazione locale è particolarmente importante per la cybersecurity delle infrastrutture spaziali, dove il ricorso esclusivo a sistemi centralizzati sulla Terra introduce ritardi nella rilevazione e nella gestione degli eventi.
L’esperimento di Deloitte servirà a valutare l’applicabilità di tecniche di monitoraggio automatico delle anomalie a sistemi che devono operare con livelli elevati di autonomia e collegamenti intermittenti.
HPE Private Cloud supporterà il centro di controllo terrestre
L’infrastruttura informatica della missione comprenderà anche componenti terrestri. HPE fornirà HPE Private Cloud al centro di controllo di Astrolab a Hawthorne, in California, per supportare l’analisi dei dati e la gestione sicura delle informazioni.
La piattaforma sarà affiancata da HPE CloudOps Software, destinato alla gestione e all’automazione dei carichi di lavoro.
L’architettura comprenderà quindi due livelli di elaborazione: quello locale, eseguito dallo Spaceborne Computer-4 sulla Luna, e quello terrestre, necessario per analisi supplementari, coordinamento operativo e conservazione delle informazioni.
Questa distribuzione delle capacità computazionali risponde a un problema concreto dell’esplorazione spaziale: la crescente quantità di dati generata da sensori, strumenti scientifici e sistemi autonomi rende sempre meno efficiente trasferire indiscriminatamente tutte le informazioni sulla Terra prima di elaborarle.
Dalla Stazione Spaziale Internazionale alla superficie lunare
Lo Spaceborne Computer-4 rappresenta l’evoluzione del programma avviato da HPE in collaborazione con la NASA per sperimentare sistemi informatici commerciali nello spazio.
Le precedenti generazioni sono state utilizzate sulla Stazione Spaziale Internazionale, dove hanno dimostrato la possibilità di effettuare elaborazioni scientifiche e applicazioni AI direttamente in orbita.
La terza generazione dello Spaceborne Computer è arrivata sulla ISS nel gennaio 2024, proseguendo le sperimentazioni sull’utilizzo di hardware commerciale per attività di elaborazione avanzata in ambiente spaziale.
Il passaggio alla superficie lunare comporta condizioni operative differenti. Sulla ISS i sistemi beneficiano delle infrastrutture energetiche, termiche e di comunicazione della stazione, mentre un computer installato su un rover deve operare entro vincoli molto più restrittivi.
“Il prossimo capitolo dell’esplorazione lunare dipenderà dalla capacità di trasformare i dati in informazioni significative nel momento stesso della scoperta”, afferma Scott Wiest, Vice President, Fellow and Global Sales Chief Technologist di HPE.
La sperimentazione dello Spaceborne Computer-4 permetterà di raccogliere dati sull’affidabilità e sulle prestazioni di un’infrastruttura di calcolo avanzato direttamente sulla Luna. I risultati saranno rilevanti per lo sviluppo di future missioni robotiche e delle attività scientifiche e commerciali lunari, nelle quali la disponibilità di risorse computazionali locali potrebbe ridurre la dipendenza dalle infrastrutture terrestri e ampliare le capacità operative dei sistemi autonomi.
