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Microsoft le da a la NASA una lección sobre optimización de tiempos compartidos

enero 29, 2022

El equipo Azure Quantum de Microsoft se ha asociado con el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA para aplicar la computación cuántica a un problema de programación clásico.

La Red de Espacio Profundo (DSN) es una colección de grandes antenas, basadas en tres instalaciones igualmente espaciadas, aproximadamente 120 grados de longitud, en todo el mundo. El DSN es operado por el JPL, que también lleva a cabo muchas de las misiones espaciales robóticas interplanetarias de la NASA.

Los equipos de operaciones de misiones espaciales utilizan el sistema de comando DSN para dirigir las operaciones de su nave espacial. Los comandos se envían a las sondas robóticas como archivos informáticos codificados que la nave realiza como una serie de acciones.

El DSN también adquiere, procesa, decodifica y distribuye datos de telemetría científica y de ingeniería enviados a la Tierra a través de señales de radio de naves espaciales mientras exploran los confines de nuestro sistema solar. También brinda oportunidades para apoyar la investigación científica que investiga la naturaleza de los asteroides y el interior de los planetas y las lunas.

Sin embargo, a medida que la NASA lanza misiones al espacio más frecuentes y complejas, la gestión de las comunicaciones con el creciente número de naves espaciales se vuelve cada vez más desafiante.

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En una publicación de blog que describe el proyecto, Microsoft dijo que las solicitudes de programación para usar las antenas DSN de las misiones espaciales tienen muchas limitaciones y requieren recursos informáticos intensivos. “Todas las misiones requieren acceso para comunicaciones importantes, lo que da como resultado varios cientos de solicitudes semanales cuando cada nave espacial es visible para la antena”, escribió Anita Ramanan, ingeniera sénior de software de Azure Quantum, en la publicación del blog.

Según Ramanan, la tarea de programación para JPL es un problema multivariable. Ella dijo que el equipo tomó algoritmos de optimización inspirados en la cuántica de la investigación de Microsoft sobre computación cuántica y los ejecutó en una arquitectura de computadora clásica.

Al pensar en cómo resolver el problema con una computadora cuántica, el equipo pudo desarrollar un algoritmo inspirado en la cuántica que podría ejecutarse en una arquitectura de computadora clásica. Al comienzo del proyecto, el equipo de Microsoft dijo que había registrado tiempos de ejecución de dos horas o más para crear un cronograma para el DSN.

Ramanan dijo que al aplicar algoritmos de optimización de inspiración cuántica con Azure Quantum, “pudimos reducir el tiempo de ejecución a 16 minutos, y una solución personalizada lo redujo a unos dos minutos”.

Agregó: “Los horarios producidos en minutos en lugar de horas permiten al JPL crear muchos horarios candidatos y hacer que la organización sea más flexible a medida que aumentan las misiones espaciales y las demandas”.

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