Двигатель для межзвёздных перелётов

[Mercury127]

Они и жрать энергии на вычисление будут на порядки и порядки меньше, и работать быстрее (сотни гигагерц) и жить, при этом непрерывно  работая (в силу почти полной заторможенности тепловой диффузии-старения) будут тысячелетия.

найн...
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,155280.msg5806025.html#msg5806025

В итоге система обработки сигнала в синапсе очень быстро - ещё задолго до наземных животных вообще, ибо биохимия и общая организация нервной ткани у нас общая практически с медуз - оказалась всего в трёх порядках от абсолютного физического предела - принципа Ландауэра (вертикальное расстояние на логарифмической шкале у оси времени слева - между зеленым кружочком и началом красной пунктирной диагональной прямой):

И, как мы видим на этом же графике, энергоэффективность элементов электронных схем (красные овалы DRAM и CMOS) самих по себе ныне не уступает природным синапсам, только реализуясь в области более высоких частот и соответственно - энергопотреблении.
Осталось разве что получить массово производимые мемристоры соответствующих параметров и уровень природной энергоэфективности базовых вычислительных элементов будет формально достигнут.

Нечего на порядки улучшать...

[Vavanzer]

Что так что этак вам нужна продуманная защита полезной нагрузки. При этом не важно чего. Компьютеров, эмбрионов, зародышей жизни, тонких машин...
Что касается компьютеров, то есть подозрение что используемые нами технологии вычислений на Земле - не годятся для полётов в  глубокий космос.

   От массы этой защиты, какой бы она не была (электромагнитная, броневая, или комбинированая) начинается расчет характеристик двигателя (или толкателя для парусных моделей).
  Второй момент - масса источника питания, скорее всего схожего порядка с радиационной защитой. А все остальное "барахло" относительно первых двух ничего не весит практически.
Да, рабочее вещество для маневрирования, торможения (частичного) , коррекции курса, тож может много забрать у полезной нагрузки...

На счет компьютеров, можно придумать аналоговые варианты. Для тех же датчиков. Топорные схемы какие нибудь, где только одни транзисторы и резисторы например!))) Дремучие, но дубовые, неубиваемые технологии!))

[Vavanzer]

на порядки и порядки меньше, и работать быстрее (сотни гигагерц) и жить, при этом непрерывно  работая (в силу почти полной заторможенности тепловой диффузии-старения) будут тысячелетия

  Мысля оч хорошая! Сразу вспомнился разгон компов... На житком азоте чудики рекорды ставили, охлаждаяпроцессоры жидким азотом, и даже гелием!))
   А в целом же, для получения первичной информации о другой звездной системе, много мощности и не надо. Понятно что хочется получить снимки планет в упор и в разрешении 6К))) Но хотя бы обстановочку разведать, даже вслепую))  Или снимки в небольшом разрешении, на небольшую камеру. И спектры еще...

Скорее всего разумнее атаковать систему сразу несколькими спутниками. Тк и обьем данных возрастет, и исход миссии. Из 10 вряд ли выживет вмя эскадра. 1-2 максимум!

[alex_semenov]

Они и жрать энергии на вычисление будут на порядки и порядки меньше, и работать быстрее (сотни гигагерц) и жить, при этом непрерывно  работая (в силу почти полной заторможенности тепловой диффузии-старения) будут тысячелетия.

найн...
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,155280.msg5806025.html#msg5806025

Что "найн"?
Тысячелетие работы? Не обосновали.
Да, если "на прорядки и порядки" быстрей... то, я загнул. Куда уж быстрей! Но ДВА ПОРЯДКА... всё-таки еще есть "зазорчик" точно!

Нечего на порядки улучшать...

Предел СКОРОСТИ вычислений - близок. Но еще не достигнут. Там же сказано сотни гигагерц. С какой частотой переключаются сейчас микросхемы? 4 Герца. То есть ОДИН порядок (если не ДВА) сверхпроводники еще могут выжать и тут.
Но по-сути нам то особо повышение скорости тут и не нужно уже... Всё равно универсальные вычисления уже уперлись в P#NP, ну а специолизированные пошли на парралелизм.
Теперь об ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИИ. Это - куда важней!
По ссылке данной мной выше:

Превосходство энергоэффективной сверхпроводящей логики над традиционной КМОП является одним из вариантов создания технологий экзафлопных вычислений. По оценке на июнь 2011 года компьютер экзафлопного класса, построенный на КМОП-логике, должен потреблять порядка 0,5 гигаватта энергии, тогда как компьютер на основе энергоэффективной сверхпроводящей логики мог бы иметь в 10—100 раз меньшее энергопотребление[2].

То есть и тут обещают один-два порядка снижения энергопотребления за счёт сверхпроводимости и низких температур.
Что интересно? Приведённая тут оценка 2011 года потребления 500 Мвт (!!!) на 10¹⁶ флопсов - явно завышена на проядок.
Вот более свежие и реальные данные:

Эксафлопсный уровень производительности суперкомпьютеров был достигнут в 2022 году. Первый в мире эксафлопсный суперкомпьютер и наиболее производительный в мире суперкомпьютер Frontier имеет заявленную производительность в 1,102 эксафлопс, а пиковую — 1,686 эксафлопс при среднем энергопотреблении порядка 21,1 МВт.[2][3][4].

То есть добиться в 10 меньшего  энергопотребления получилось даже без особой смены физики вычислений (элементной базы). Всё на тех же 300 К КМОП-вентилях.
Исходя из этого, считая сверхпроводниковые вентили действительным ПРЕДЕЛОМ технологии (куда уж ниже? у абсолютного ноля работаем, буквально с единичными электронами!) 10¹⁶ флопс потребует энергозатрат в 2 - 0,2 МВата

Чем этот  эксафлопсный "барьер" и его энергетика интересен? Это "нижняя" (а я считаю вполне реальная) оценка вычислительной мощности человеческого мозга. При этом я полагаю что тут есть некая МАХИНАЦИЯ в пользу "биологии". Не учтена НАДЁЖНОСТЬ вычислений. Человеческий мозг да, делает по разным оценкам  от 10¹⁶ до 10²⁸ флопов (последня оценка -  совершенно дурная). Но с какой вероятностью ошибки в каждом вычислении? Я убеждён что ошибка при нейровычислениях мозга - чудовищна. Близкая к 0.5 (то есть порядка 1) потому что наш мозг это ВЕРОЯТНОСТНАЯ машина. Сама схема работы (эволюция идей) в ней основана на "случайном" (тепловом или квантовом) "блуждании".
Это очень специализированный вычислитель. Мало того что это чудовищно распараллеленный вычислитель (а параллельные вычисления НЕУНИВЕРСАЛЬНЫ, очень узкий класс задач поддаются распараллеливанию) он еще и вероятностный вычислитель.
Поэтому при 300 К этой штуке удается затратить всего 10-25 Ватт мощности (10-25% всей потребляемой и вырабатываемой 75 кг человеком энергии, то есть ~100 ватт) на работу этого 1% массы всего организма (масса мозга - 1-2% от массы тела).
Разница между 25 Ватт и 0.2- 2 МВтта - 5-4 порядка (100 000 - 10 000 раз). Как я думаю, это и есть ПЛАТА за ТОЧНОСТЬ вычислений (неучтённая еще ось измерений).
Но главное.
Срок службы. Роботу-стражу не обязательно иметь интеллект сравнимый с человеческим.  Да, в какие-то моменты времени ему нужны будут, видмо, все 10¹⁶ флопсов, но основную часть времени (1000 лет) он может "продремать" "на рефлексах", потребляя считанные ватты или киловатты.
Однако главное - он должен СОХРАНИТЬ свою память, то есть свою структуру. И глубокая заморозка тут очень эффективный инструмент. Я бы сказал что это по-настоящему ПРОРЫВНАЯ идея.
Прорыв к звёздам. Такого же уровня и значение как возможность заморозить и хранить начавшие было развиваться человеческие эмбрионы (это вторая прорывная технология),
Кстати.
Я тут на соседней ветке вчера пнул ГПТ. Но на самом деле я очень положительно отношусь к этому успеху "мягкого" ИИ.
По сути мы уже на пол пути к машине, которая сможет воспитать человека (выращенного из эмбриона) на той стороне 1000 летнего пути. Нужен ли будет при этом "сильный" ИИ? То есть ИИ  с полноценным сознанием, эмпатией (а значит и набором собственных целей, желаний, неотличимых по богатству и направленности от человеческих)? Вопрос открытый. Возможно и нет. Но даже если и да (нужен), не бог весть какая (как по мне) техническая (уже) проблема.
Главное.
Мы до сих пор НАИВНО хотели решить всю сумму проблем, возникающих при межзвёздных перелётов только за счёт физики привода. Создать такой приовод, который бы быстро (годы, пара десятелетий максимум) доставлял бы человека к ближайшим звёздам (10-20 св. лет). То есть мы всю сумму проблем пытались решить ОДНИМ неким прорывом в области двигателей и источников энергии. Теплотехнике двигателей и движителей.
Нельзя сказать, что ТАК проблема совсем не решаема. В конце концов Форвард еще в 1980-м показал возможный путь. Он таки описал почти реалистичный метод такого решения в романе "Рошворд" (хотя там без чудо-медицины не обошлось всё равно. Пришлось "заморозить старение" с потерей интеллекта экипажем на два десятка лет). Однако ясно что это НЕПРАВИЛЬНЫЙ подход. Расплата за него - чудовищные затраты энергии.
Быстрый полёт (на скоростях выше 0.1с) - если и возможен, то энергетически (не говоря уже технически) крайне затратен. И позволить это себе может только очень богатая цивилизация, которая просто не знает куда девать энергетические ресурсы, упавшие ей на голову.
В норме же, я думаю очень хорошая скорость перелётов - средняя. Это 0.01-0.1с. То есть световой год за 100-10 лет. То есть ближайшие звёзды 10-20 св. лет это 100-2000 лет в пути.
Штерн оценивал/прикидывал (очень приблизительно) возможность магнитной защиты эмбрионов от ГКЛ и сказал что 3000 лет в пути - это ПРЕДЕЛ. Магнитная защита небеспредельна по своим возможностям. То есть, 1000 лет в пути (лучше конечно половину от этого, то есть 500 лет) - это вполне вменяемая оценка необходимого на один перелёт времени (и любые улучшения технологий будут касаться увеличения дистанции перелёта за это время а не сокращения времени перелёта).  Добиться средних скоростей (0.01-0.1с) от двигательных и движительных технологий нужно чудо (если 0.01с еще выглядит возможным то 0.1 уже немыслимо). И обратите внимание. Ставя такие задачи, при этом энергозатраты на пеелёт оказываются вменяемыми (а необходимые удельные можности уже выглядят просто фантастическими для верхнего предела в 0.1с). Кстати, риски (столкновение с пылью) так же оказываются "подпороговыми" даже по Корзникову.

Ну и еще. Для таких скоростей перелёта (1000 лет в пути) не нужны ЭКЗОТИЧЕСКИЕ источники энергии. Термояд и ядерная энергия вполне достаточны.

[Mercury127]

вы правда не поняли?
на данном этапе вы теоретически еще можете ИЛИ увеличить скорость на три порядка при том же удельном энергопотреблении, ИЛИ уменьшить энергопотребление на те же три порядка при той же скорости, но НЕ "и то, и это" на три или даже два порядка.
"и то, и это" получится в лучшем случае на порядок-полтора, и то не факт, что такая машина долго проживет. те, что бы вы ни делали, колво операций на джоуль останется приблизительно на том же уровне.
это как ваш любимый пример с ЖРД как предельной машиной. вот здесь примерно то же самое.

"эксафлопсный уровень" достигнут за счет массового распараллеливания, те роста колва АЛУ. беда в том, что не все действия компьютера сводятся к арифметике и логике, даже для решения квадратного уравнения нужен control flow, который не параллелится. см Закон Амдала.

[alex_semenov]

вы правда не поняли?
на данном этапе вы теоретически еще можете ИЛИ увеличить скорость на три порядка при том же удельном энергопотреблении, ИЛИ уменьшить энергопотребление на те же три порядка при той же скорости, но НЕ "и то, и это" на три или даже два порядка.
"и то, и это" получится в лучшем случае на порядок-полтора, и то не факт, что такая машина долго проживет. те, что бы вы ни делали, колво операций на джоуль останется приблизительно на том же уровне.
это как ваш любимый пример с ЖРД как предельной машиной. вот здесь примерно то же самое.

Не гоните беса, родной!
А приложить линейку к тому графику на который вы ссылаетесь религия не позволяет?



Там  по вертикали (не говоря уже по горизонтали) даже к сплошному КРАСНОМУ (300 K) пределу ТРИ порядка, если считать от DRAM. А если брать криовычислительный барьер в  4,2 K (на что мы и целимся с сверхпроводниковыми вентелями) то вертикально получим все 6 порядкв (хотя я целился лишь на 2)! Это только скорость вычислений при тех же энергозатратах. А что касается экономии по энергопотреблению (горизонтальное движение влево) то там вообще порядки и порядки до барьеров!
Так что 4 порядка "по диагонали" (справа налево и сверху вниз и это надо складывать не по Пифагору, улавливает?) очень даже можно набрать! Да и все 5!
Вы от чего меряете свои "полтора порядка и предел"? От пунктирной красной линии? Ну да, тогда там двигаться дальше некуда! Современным вычислителям с 300 К температурой действительно уже некуда!
Предвижу возражение.
Да, согласен. k_B T ln(2) - не практично. Это ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ предел. Надо брать 100 k_B T ln(2)
И он на графике проведен (красным пунктиром) только для 300 К.
Но посмотрите.
Зависимости "линейные", значит все "сдвижки" - пропорциональны.
Для низких температур "100" на картинке нет, но примерно поулчится, что для 4.2 К "100 k_B T ln(2)" будет совпадать со сплошной красной границе "k_B T ln(2)" для 300 К. Видите?
Это и будет "100 k_B T ln(2)"  для 4,2 К. Граница для "сверхолодных вычислителей".
А теперь смотрите. Можете ли вы от "облака" DRAM опуститься к этой сплошной красной границе одновременно и по вертикали на 2 порядка и по горизонтали влево сдвинутся на два порядка и не пересечь её? ВПОЛНЕ!
Так что не надо гнать беса!
Не всё так плохо!
Хотя, да... пределы уже нам машут...
И главное.
Мы тут спорили не столько о скорости вычислений и энергозатратах на флопс (хотя это - важно) сколько о ДОЛГОВЕЧНОСТИ вычислителя. Это - ключевая проблема при 1000 летнем перелёте.
И я утверждаю что сверххолодные вычислители будут долговечнее в тысячи раз чем известные нам высокотемпературные просто из-за экспоненциального снижения скорости диффузии наноструктур. Вычислительная нагрузка тут - никаким боком!
Она вообще ортогональна!
Современные компьютеры портятся через 5-10 лет не зависим от того работают они или стоят "холодными". Да, работающий компьютер (особенно на старых АМД) более горячий чем неработающий. Но на фоне 300 К "комнатной температуры" эта дополнительная разница от работы - незначительна (как для процессов диффузии), поэтому статистика если проявляется (работающие портятся раньше) то не сильно.
Ясно что если у вас элемент работает при 4.2 К (или чуть выше) то вы просто обязаны отводить энергию, которая выделяется при работе и поддерживать эти 4.2 К

[Mercury127]

А если брать криовычислительный барьер в  4,2 K (на что мы и целимся с сверхпроводниковыми вентелями) то вертикально получим все 6 порядкв (хотя я целился лишь на 2)!

тут на форуме был Крейзи Терраформер, тоже любил сверхпроводящие суперкомпуктеры в недрах газовых гигантов...
так вот, он куда-то пропал.

И я утверждаю что сверххолодные вычислители будут долговечнее в тысячи раз чем известные нам высокотемпературные просто из-за экспоненциального снижения скорости диффузии наноструктур.

а то, что у них появятся новые, не связанные с диффузией, проблемы - не допускаете?

[alex_semenov]

тут на форуме был Крейзи Терраформер, тоже любил сверхпроводящие суперкомпуктеры в недрах газовых гигантов...
так вот, он куда-то пропал.

Думаете ушёл в недра газовых гигаНДОВ?

Я не понимаю зачем нужны недра? Тот же Титан - отличное место! Да, температура там чуть-чуть не дотягивает. Но это - мелочи. Технически это там - мелочи. Это у нас тут держать те же 4.2 К - проблема (хотя некоторые считают что и тут ее можно было бы победить ради выгод, которые это сулит). А там это вообще будет ПОЧТИ "комнатрая температура".
Что хорошо?
Тут спорили о равновесной температуре в межзвёздном пространстве (когда вокруг только звёзды). Не важно 5 К или 20 К - это как для холодных вычислителей что надо. Хотя да... радиатор всё же потребуется недетский... то есть вдали от источников холода сильно электронными мозгами не рескишеш... не задумаешься...

а то, что у них появятся новые, не связанные с диффузией, проблемы - не допускаете?

Допускаю. Но для начала пусть они появятся. Чего же заранее хоронить?
Пока я вижу ЯВНУЮ потенцию. Очень хорошо вписывающуюся в концепцию экспансии человечества за пределы Земли и ЛИНИИ ЛЬДА. То есть туда где вечный собачий холод на замёрзших камнях... На лунах планет-гигантов и нептунов. В поясе койпера.
Кстати. Тут есть Ганс-2, который Александр Некрасов, который рассказывает нам что возле звёзд высокоразвитой организованной материи (тем кто много старше нас) деать нечего. И главный аргумент - гравилинзирование в районе 100 а.е. от Солнца. Я всегда с ним спорил, мол, эти гравилинзы неплохой подарок природы но... не бог весть что!
А вот то, что по-настоящему "вечные" (100 000 лет жизни - один цикл!) вычислители с уровнем вычислений человеческгог мозга (10¹⁶ флопсов) возможны лишь далеко за линей льда... в глубокой космической темноте... Вот это аргумент для Ганса (что их тут нет ибо им тут плохо)  куда более фундаментальный чем его линзы...
Подумайте, пока не прибежал биошовенист Ратус и не начал тут метать свой биошовинестический бисер перед нами, неблагодарными свиньями!
Да, человек как-то ухитряется тратя всего 10 ватт производить чудовищно много вычислений... Но плата за это... короткая жизнь при очень высокой температуре. Потому что почти все его "вычисления" это просто "подбрасывание монеты" по-сути. То есть случайные тепловые блуждания. Поэтому такая вычислительная тварь могла ЗАРОДИТЬСЯ только здесь, в зоне жидкой воды при 300 К.

Расплата за это  (нашару думать, как дураку с горки катиться) - недолгая жизнь (вечная борьба с тепловым хаосом). Вечное самовосстановление при этой чудовищной температуре в 300 К!

Кстати. Давно не интересовался. А как ОФИЦИАЛЬНАЯ НАУКА стыкует Предел Ландауэра с тем "фактом", что наш мозг ЯКОБЫ делает более 10¹⁶ флопсов при >300 К и при этом потребляет всего лишь 10-25 ватт энергии?
Зы
Дурной вопрос. На графике всё есть. И это наводит на мысль... А что мешает и криомашинам так сэкономить на ЧАСТОТЕ переключений? Они ведь тоже хотят 10 ватт на 10¹⁶ флопсов тратить...  Да, для этого надо иметь ну очень сильный парралелизм... Но ... Гм...

[-Asket-]

Деградация микросхем имеет мало отношения к привычной свободной диффузии, это различные виды вынужденной диффузии развивающиеся в процессе их работы: http://solidstate.karelia.ru/p/tutorial/ftt/Part3/part3_4.htm
Например https://ru.wikipedia.org/wiki/Электромиграция и релаксация механических напряжений возникающих еще при изготовлении. Кстати, сам факт охлаждения схемы до околонулевых температур их существенно усилит, ведь в любой схеме присутствуют материалы с разными коэффициентами теплового расширения.
https://cyberleninka.ru/article/n/modelirovanie-razrusheniya-i-dolgovechnosti-tonkoplenochnyh-metallicheskih-provodnikov-integralnyh-mikroshem/viewer
https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-priznakov-vidov-prichin-i-mehanizmov-otkazov-mikroshem-vypolnennyh-po-kmop-tehnologii/viewer

работающий компьютер (особенно на старых АМД) более горячий чем неработающий

Именно это одна из основных причин разрушения - банальные циклы нагрев-остывание, даже без выключения при разном уровне нагрузки температура скачет на десятки градусов, причем неоднородно в разных частях чипа, в итоге растут микротрещины из-за механических напряжений.

Не важно 5 К или 20 К - это как для холодных вычислителей что надо.

Важно, число ошибок растет по экспоненте: The cooling requirements can be relaxed through the use of high-temperature superconductors. However, only very-low-complexity RFSQ circuits have been achieved to date using high-Tc superconductors. It is believed that SFQ-based digital technologies become impractical at temperatures above ~20 K–25 K because of the exponentially increasing bit error rates (thermally-induced junction switching) cause by decreasing of the parameter E_J/k_BT with increasing temperature T, where E_J = I_cΦ₀/2π is the Josephson energy.
https://en.wikipedia.org/wiki/Rapid_single_flux_quantum

Нужны вычислители на сверхпроводниках

Плохая ссылка, вот здесь история развития более последовательно рассматривается: https://www.kommersant.ru/doc/4172101
...К сожалению, наряду с наилучшей энергоэффективностью схемы ASL обладают наименьшей степенью интеграции. Для безошибочного функционирования необходимо использование как минимум трех линий питания, переменные токи в которых сдвинуты по фазе друг относительно друга на треть периода (что схоже со схемой питания в RQL-схемах). При работе на больших тактовых частотах (порядка или выше 10 ГГц) чаще используются четыре линии питания (со сдвигом фаз на четверть периода). Ток питания в ячейки, как и аналогично в RQL-схемах, задается через трансформаторы. Наличие трансформаторов и в линиях питания, и между ячейками обуславливает большой размер схем...

[Wert]

Про деградацию  процессоров от диффузии и миграции.

Время диффузии примеси при отсутствии внешних электрических полей (т.е. в выключенном состояние) можно оценить как:



Зависимость коэффициента диффузии от температуры в твёрдых телах достаточно хорошо описывается зависимостью:



Скажем для фосфора в кремнии Q = 364 кДж/моль, D_0 = 20 см2/с. При T = 300К D = 8 10-63 cм2/с. Совершенно ничтожное значение не представляющее проблемы даже для очень тонких техпроцессах на геологически больших временах. Т.е. диффузия для выключенного процессора значимой проблемой не является. Радиационные повреждения существенее. Типичная стойкость микросхем в выключенном состояние (в этом случае нет эффектов связанных с единичными частицами вроде защёлкивания) около 100 грей (10000 рад), причём не очень важно за какое время эта доза набрана. Галактические лучи дают около 12 рад/год. Без специальной защиты проживёт около 1000 лет.

Во включенном состояние всё несколько хуже. Деградация там идёт за счёт электромиграции, которая в сильных полях присутствующих в работающих микросхемах разрушает их быстрее чем просто диффузия. Время жизни наработки микросхемы на отказ во включенном состояние можно оценить следующим образом:



\tau - наработка на отказ в часах, S - сечение металлизации (в см2), Q = 81 кДж/моль (для алюминиевой металлизации), J - плотность тока в А/см2 (типичное значение J ~ 106 А/см2).  Если для техпроцесса 250 нм принять сечение металлизации 0,0625 10-8 см2 (точное значение надо искать в спецификации этого техпроцесса, но порядок где-то такой), то для 300К получится 18 лет. При 200 К - более 200 млн. лет.  Если обеспечит работу микросхем при низкой температуре как видно проблему диффузии и миграции можно почти полностью подавить.

Т.е. самый существенный фактор всё же получается - радиация, придётся хорошо экранировать.

[alex_semenov]

Именно это одна из основных причин разрушения - банальные циклы нагрев-остывание, даже без выключения при разном уровне нагрузки температура скачет на десятки градусов, причем неоднородно в разных частях чипа, в итоге растут микротрещины из-за механических напряжений.

Хорошо. Допустим так. То есть всё же причина НЕДОЛГОВЕЧНОСТИ наших вычислителей всё таки остаётся высокая температура. Её перепады. Но если у нас криогенный вычислитель, где мы просто ОБЯЗАНЫ поддерживать низкую температуру, то ТАКИХ перепадов как у обычного вычислителя там при работе не будет и значит данный вычислитель проработает куда дольше нашего обычного?

Про деградацию  процессоров от диффузии и миграции.

А ссылка на первоисточник где? И почему я не вижу формул?

то для 300К получится 18 лет. При 200 К - более 200 млн. лет.  Если обеспечит работу микросхем при низкой температуре как видно проблему диффузии и миграции можно почти полностью подавить.

Вот! И я о том же. Сделать вычислителя-мафусаила для 1000 летнего звездолёта можно. Как раз космос это не запрещает.
Было бы желание!

Т.е. самый существенный фактор всё же получается - радиация, придётся хорошо экранировать.

Тщательно экранировать полезную нагрузку (особенно некоторую ее компактную часть) всё равно придётся так как там будет тонкий биоматериал. Те же замороженные эмбрионы, думаю и матки для них будут не совсем "железные", то же наверняка биоматериал в стазисе. Так что экран в любом случае понадобится мощный.
Но для вычислителя возможен дополнительный ход. Резервирование. Бороться за долговечность (срок вменяемости вычислителя) можно просто используя больше параллельных веток, рассчитывая вероятность выхода тех из строя (это хорошо считается).
Напомню, что в проекте Форварда STARWISP резервирование (вычислительная и збыточность) "наносекти" парусника была ЕДИНСТВЕННЫМ способом борьбы с радиацией и старением.



Хотя тут были чуть-чуть другие сроки полёта (0.2с, десятилетия..) но путевую радиацию вся эта электроника должна была принимать "грудью" без какой-либо защиты.
Это как пример того что раньше мыслили заметно СМЕЛЕЕ чем теперь...
Тагора... мы - Тагора...
 

[Wert]

А ссылка на первоисточник где? И почему я не вижу формул?

Формулы при цитировании не скопировались. Сам пост можно посмореть кликнув по имени автора и времени поста.

[alex_semenov]

Формулы при цитировании не скопировались. Сам пост можно посмореть кликнув по имени автора и времени поста.

Да, я протормозил что это ссылка на наш же форум... 
И так. Каких-то явно твёрдых причин, почему хорошо замороженный робот в глубоком космосе не может проработать 1000 лет - нет.
Если мы сможем сохранить от ГКЛ замороженные эмбрионы людей 1000 лет (вообще перевезти живую ткань через межзвездный космос), то сделать электронику для такого полёта хоть и сложно, но можно. Каких-то железобетонных препятствий тут нет. Напротив. Криогенные вычислители - это своего рода подсказка природы.  Тут всё получается попутно. Удачно. Глупо этим тут не воспользоваться.

[Mercury127]

Но если у нас криогенный вычислитель, где мы просто ОБЯЗАНЫ поддерживать низкую температуру, то ТАКИХ перепадов как у обычного вычислителя там при работе не будет и значит данный вычислитель проработает куда дольше нашего обычного?

А ничего, что перепад от 4 до 5 К в процентном отношении то же, что и от 300 до 375?

[alex_semenov]

ВЫрисовывается ограничение на массу межзвездника с низу, в зависимости от крейсерской скорости межзвездника.

Прежде всего - какие цели миссии?
Что мы везём?
Да и вообще ЗАЧЕМ мы это что-то туда везём?
У нас с этим сейчас большой затык. Мы находимся на пике космического ДЕКОДАНСА. То есть упадка и разочарования.
Мы даже в ближний космос не знаем ЗАЧЕМ нам соваться.
А что делать с дальним?
Да, там вроде как воображение ПОКА... рисует красивые пейзажи (красивей чем Марс и Титан) но... Умножающий знания умножает скорьби в этом мире...


Пока самой лучшей формой миссии мне видитя  исследовательско-колонизационный корабль отроков.
Всё остальное - фигня.
Колония движется 500-1000 лет (тип привода лишь определяет дистанцию такого полёта, это 4-6 св. лет до ближайшей зведы или это 25-50 св. лет до какой-то удалённой) в автоматическом режиме, а на подлёте к цели она оживает, на борту рождается в искусственных матках и воспитывается роботами человеческий экипаж (первая часть его). Тем временем корабль входит в целевую систему и уже в пилотируемом режиме приступает к исследованию цели.
Никаких проблем промежуточных поколений как у корабля поколений.
Сильно снижен риск. Большую часть времени экипаж неживой и значит не рискует.
По сравнению с чистым эмбрионшипом такая миссия выглядит куда РЕАЛИСТИЧНЕЙ.
Напомню. Идея корабля-сеятеля во-первых узкоспециальная. Она предполагает колонизацию и как правило именно планеты.
Типичный пример - ковчег Штерна.
Далее, такая идея предполагает минимизацию массы (у Штерна всё упаковывается в 150 если не 30 тонн!). Интуитивно это всегда кажется большим плюсом. Но я вижу тут больше минусов чем плюсов.
Маленький корабль - сумма больших проблем.
Порой нерешаемых вообще.
Та же защита от радиации.
Далее. Чистый эмбрион-шип чем еще плох?
Подобная миссия предполагает очень большую нагрузку на ИИ. ИИ должен не просто совершить перелёт, но и провести самостоятельно исследование системы, планеты-цели,  часто предполагается что он проведет и ее терроформинг (!!!) или хотя бы найдет там местные ресурсы для строительства базы где будут жить будущие люди. Построить эту базу (в любом случае) на каком-то там небесном теле. По-сути эмбрионшип это фон-Нейман обременённый задачей материнства для биологических людей.
Тут ИИ и швец и жнец и на дуде игрец!
Возникает естественный вопрос: а нужны ли тут тогда люди?
Может он, ИИ, раз такой умелый и сам всё дальше сделает лучше без людей?
В случае корабля отроков требования к ИИ куда ниже.
Люди тут - ключевой элемент. Это по-настояшему пилотируемая экспедиция.
Да, ИИ должен совершить почти весь перелёт в одиночестве. Но это - самая простая часть задача. Самая муторная, машинная. Люди на этом этапе всегла лишь обуза-груз. Да, он, ИИ,  должен на подлёте к цели оживить замкнутую биосферу, распаковать ее, запустить искусственные матки и (самое сложное) воспитать первое поколение детей. Но если это всё происходит в заранее подготовленной колонии-кабине (где всё заранее запаковано, подготовлено, предусмотрено, контролируемо), тут нет никакой магии и мало неопределённости (только сами растущие дети). Есть подозрение что с этим справиться даже "мягкий" ИИ.
Обратите внимание еще и еще раз на важнейшую тонкость.
Люди на борту появляются только тогда когда почти все риски и вся нечеловеческая нагрузка (столетнего пути) позади и когда в живых людях реально возникает потребность (как исследователях и тех кто принимает решения тут на месте). В частности, в случае контакта с чужой биосферой (которая наверняка нас сильно удивит).
Такая схема миссии ИДЕАЛЬНО подходит под наши сегодняшние ожидание открытия где-то в пределах 50 св. лет живой планеты.



Найдем мы такую? Нет? Оставим пока это открытым.
Ожидается что найдём. Это надо использовать (ожидания).
Что для этого можно предложить?
Вырисовыватеся односторонняя пилотируемая миссия с исследователями и как опция - колонизаторами (не обязательно найденной живой планеты, возможно создание исследовательской базы на спутнике такой планеты. Контакт с чужой биосферой это не игрушки. Это долгая кропотливая работа на многие и многие поколения людей! Тысяч и тысяч людей!) Менее 1000 человек слать бессмысленно. Даже 1000 - это очень мало. Значит при 30 тоннах массы межзвездной колонии на человека это 30 000 тонн только полезной нагрузки. Да, скорей всего надо послать не один корабль, а три. Возможно с большим интервалом друг между другом (скажем 50 лет). Возможно население исследователей-колонистов со временем надо довести до миллиона человек.
Но обратите внимание. Если такой профиль вырисовывается, все остальные схемы на его фоне меркнут, теряет смысл, становится ненужным и сложным.
Идея корабля поколений просто ... умирает на фоне корабля отроков.
Или я что-то недопонимаю?
Тем интересней что в твёрдой фантастике ничего подобного до сих пор не предложено. Но на сегодняшний момент это самая реалистичная межзвёздная экспедиция.
Реалистичней ничего нет.

[alex_semenov]

А ничего, что перепад от 4 до 5 К в процентном отношении то же, что и от 300 до 375?

Ничего. Не парьтесь о таких мелочах.

[Vavanzer]

Не учтена НАДЁЖНОСТЬ вычислений. Человеческий мозг да, делает по разным оценкам  от 1016 до 1028 флопов (последня оценка -  совершенно дурная). Но с какой вероятностью ошибки в каждом вычислении? Я убеждён что ошибка при нейровычислениях мозга - чудовищна. Близкая к 0.5 (то есть порядка 1) потому что наш мозг это ВЕРОЯТНОСТНАЯ машина. Сама схема работы (эволюция идей) в ней основана на "случайном" (тепловом или квантовом) "блуждании".
Это очень специализированный вычислитель

  Мозг имеет колоссальные вычислительные способностм. Моюет сводить огромное количество потоковыхданных, моделировать, анализировать, выявлять закономерности.. и пр. Но, ему катастрофически не хватает качественных достоверных опорных данных. Знания количественных значений, тенденций к их изменению, алгоритмов и закономерностей. По этому и выглядит как спонтаннаявероятнтстная "машина" во многих случаях.
С опытом  провал опорных данных многократно заполняется, и человек уже более осознанно обрабатывает ситуации, строит более надежные прогнозы...
Была бы еще продолжительнтсть жизни раз в 10 больше, то дураков было бы гораздо меньше))) Люди начинают соображать лет через 50 активного накопления данных и опыта)))  Под конец жизни.

Изза этого долгие перелеты и разрыв поколений человечеству противопоказаны! Любой проект лучше всего в одно поколение стараться впихнуть, максимум в два.

 

Именно это одна из основных причин разрушения - банальные циклы нагрев-остывание, даже без выключения при разном уровне нагрузки температура скачет на десятки градусов, причем неоднородно в разных частях чипа, в итоге растут микротрещины из-за механических напряжений.

  Т. Е лучше будет, если комп будет работать постоянно? И желательно на одной и тойже мощности.?
В межзвездном зонде с радиоизотопником скорей всего для этого все условия будут.

то для 300К получится 18 лет. При 200 К - более 200 млн. лет.  Если обеспечит работу микросхем при низкой температуре как видно проблему диффузии и миграции можно почти полностью подавить.
Вот! И я о том же. Сделать вычислителя-мафусаила для 1000 летнего звездолёта можно. Как раз космос это не запрещает.
Было бы желание!

Там главное не это. А фактор постоянного обстрела высокоэнергетическими частицами. Полупроводники деградируют, как материалы ядерных реакторов на АЭС и ускорителях... Изза этого на допотопных толстых техпроцессах межпланетные компы делают, да еще и в 3х экземплярах, для дублирования. Толстый транзистор выдерживает множество бомбардировок, а совсем тонкий с первого раза дохнет.
Даже на МКС обычные ноутбуки не более 2хнедель работают.

Вот интересно было бы вернуть марсоходы, для изучения длительного воздействия космической  радиации на все системы... Это оч в тему для построения надежных межзвездных зондов.

[Vavanzer]

И так. Каких-то явно твёрдых причин, почему хорошо замороженный робот в глубоком космосе не может проработать 1000 лет - нет.

   И тем не менее, болты на Хаббле срослись, изза диффузии...  То же самое моюет произойти и с другими частями робота.
Плюс гамма излучение убьет многие материалы. За 1000лет.
Тамое нехорошее - сверхвысокоэнергетические частицы... От них нужен слишком здоровенный щит! Многометровой толщины.

Диффузию же, даже если с помощью глубокой заморозки остановить, есть другоймомент, разные коэфициенты расширения материалов, и их поведение при сверхнизких температурах. (я думаю, что вызнаете, как сталь превращается в стекло на морозе ниже 60ти))).
Так что для начала, постройте что нибудь, что после заморозки ниже 70К будет надежно работать после прогрева. Да еще и после 1000 лет безжалостной радиации!)))

[alex_semenov]

В общем, я так понял, у нас ничего не получится?
Забыли про полёт к звёздам?
Даже и не рыпаемся?
Может тогда забить и на экзопланетологию?
Чего себе душу зря бередить иными мирами?
Они же будут манить!
Чем больше мы о них узнаем...
Так может ну его всё нафик?
 

Изза этого долгие перелеты и разрыв поколений человечеству противопоказаны! Любой проект лучше всего в одно поколение стараться впихнуть, максимум в два.

То есть нужен чудо-двигатель для релятивистского перелёта?
А его нет и быть не может.
Вернее может... но это слишком дорого.

То что вы высасываете из пальца про "надо в одно поколение вложится" - это в вас говорит ваше ЖЛОБСКОЕ воспитание.
Вы дитя  ПРОКЛЯТОГО богом мира.
И бог вам судья.

Кстати, корабль отроков ИДЕАЛЬНО вписывается в вашу же концепцию двух поклений на проект. Одно поколение запускает корабль... через 1000 лет ВТОРОЕ поколение (родившееся на корабле) завершает перелёт. Ровно два поколения. Какие проблемы?

[Vavanzer]

Значит при 30 тоннах массы межзвездной колонии на человека это 30 000 тонн только полезной нагрузки. Да, скорей всего надо послать не один корабль, а три

Вы килограмм то не можете до сих пор разогнать до адекватных скоростей))) Какие там тыщщи тонн!)))
 Чтоб колонию на 500-1000 лет в открытый (по настоящему) космос отправить, вам понадобится радиационная защита размером с астероид в сотни метров))) Пустой внутри.
Тут до Марса то долететь не могут, и тем более обитаемую орбитальную станцию около него сделать, для проведения нормальных исследований без задержки на передачу сигналов...
  Столько разговоров вокруг того, выдержит ли человек полет или нет, длительный, за пределами радиационных поясов Земли...