苏联在1957年秋天成功推出了两颗卫星,这让许多美国人感到震惊。尽管美国情报界并不感到惊讶,但普通的美国人却是,这两个发射毫无疑问地表明,苏联不仅在卫星上领导着美国,而且在助推器火箭中也可以提供武器。对人造卫星的回应之一是代理机构的建立,一个是美国国防部的一个部门,另一个是平民机构。一个是(国防)“高级研究项目局”或“ ARPA”,最近被称为“ DARPA”。ARPA的任务是简单的:支持长期研究,这将使美国不太可能再次措手不及,就像劳斯·劳斯(Lau Ched)时一样。ARPA的研究领域之一是导弹和太空探索。到1958年底,这项工作的大部分是在民用控制下转移到另一家机构的:国家空中航天管理局(NASA)。两者都在1958年(Norberg and O’Neil 1996)。
自成立以来的五十年中,一个人可以列出每个成就的大量成就,但其中的主要成就是两个。从1960年代中期开始,DARPA设计并建立了一个被称为Arpanet的计算机网络,这是当今互联网的技术灵感。NASA对1961年约翰·肯尼迪总统的挑战做出了回应,在1969年至1972年之间,成功地将十二名宇航员降落在月球上,并将其安全地重新调到地球。
在1990年代中期,互联网从仅知计算机科学家或其他专家的网络迅速转移到了整个工业化世界中普通公民使用的东西。在美国,非营利性公共广播服务制作了一项多部分电视节目,以记录这种现象的迅速崛起。它被赋予了异想天开的标题“书呆子2.0.1:互联网的简短历史”(Segaller 1998)。标题表明,互联网是“书呆子”的创建:大多数是年轻人,其中很少有30岁以上,他们对计算机的痴迷修补导致这种改变了世界改变了社会现象。在电视节目的几乎每个情节中,叙述者都指出了同时建立的两个机构的成就之间的对比:互联网是ARPA作品的后代,载人登陆月球的载人着陆是NASA的结果。
该计划的主体进一步阐述了这个主题。该计划(正确)指出,互联网从Arpanet降下,Arpanet是一个由美军设计和赞助的计算机网络。该节目进一步迈出了一步:它认为月球着陆是一次性的绝技,对社会几乎没有或没有长期影响,而互联网是一种改变世界的技术,并继续影响生活或世界各地的普通百姓。
在这两个机构建立的半个世纪之后,我们可以重新审视计算和太空探索的相对成就,并询问这两种技术彼此之间的关系。在航空航天和计算中,都取得了巨大的进步,但是人们并没有一路想到。
在1960年代后期,许多有影响力的计算机科学家预测,计算机将获得“人工智能”(AI),并成为我们的个人仆人,甚至可能是同伴(McCorduck 1979)。科幻小说作家接受了这个主题,并将启用AI的计算机描绘成我们的有益仆人,如《星球大战》电影系列的机器人所发现的,或者对我们的损害,如电影2001年的恶意计算机“ HAL”中发现的那样太空奥德赛。但是尽管有这个反复出现的主题,但这并没有发生。人工智能仍然是一个难以捉摸的目标。但是,在计算机科学家AI社区的狭窄范围之外,这种“失败”并没有打扰任何人。原因很简单:个人计算机,互联网,无线电话和其他进步的出现已将计算技术带入了超过月球着陆时大多数人所设想的水平。我们不能像另一个人那样与他们交谈,但是这些系统表现出令人惊讶的数量,其中一种称为“智力”,而不是从他们的野蛮加工能力和记忆中应用它们的固有设计,而是作为人工替代品的固有设计。脑。
在太空探索领域,月球的阿波罗任务产生了预测,这些预测也未能通过:月球上的永久哨所,地球轨道上的旅游酒店,载人的特派团。这些都没有发生,但是太空技术的进步是显着的。现在,地球被整合到我们日常生活中的通信和天气卫星所包围。全球定位系统(GPS)以及计划中的欧洲和亚洲同行,以低成本为全球提供精确的时机和位置服务。机器人空间探针已经开始对火星和外部行星进行探索,这些行星与任何以前的勘探时代的航行相媲美。在可见的和其他波长中运行的太空望远镜已经迎来了一个新的科学时代,与历史上的任何人一样令人兴奋(Dick and Launius 2007)。
在计算领域,纯粹的记忆能力和处理能力以及网络的进步尤其涵盖了计算机未能获得类似人类智能的挫败感。在太空探索的领域中,上述进步并没有消除挫败感,而没有在我们的星球上实现重要的人类存在。(在地球大气中飞行的飞机相关领域中,近几十年来也看到了挫败感。飞机在1940年代后期打破了声音障碍,但在一些专业的军事系统之外,今天,大多数飞机今天都低于声音速度商业喷气客机以大约相同的速度飞行,并且与1950年代投入使用的第一批商业喷气机的高度差不多。超音速协调员虽然是一种技术奇迹,但它是商业上的失败,并被撤回了服务。)
因此,该电视节目的论点是:来自ARPA的鲜为人知的计算机网络压倒了NASA更明显的航空和太空成就。显然,许多观众都同意,无论NASA或其他太空爱好者对此提出的任何反对论点是什么。
在过去的六十年中,计算和航空航天已经得到了深入的互连,几乎不可能分别处理每个病史。电子数字计算机的发明发生在大约1940年至1950年之间的几个地方,通常与天文学和空气动力学科学的解决方案有关,或支持飞机设计和生产,空中交通管制的技术,防空武器,后来引导导弹开发。ARPANET发展的灵感之一是需要将通信网络适应弹道导弹和喷气动力轰炸机带来的控制危机。正如许多流行的历史所断言,这不仅仅是设计可以在核攻击中生存的网络的问题。还需要建立一个通信系统,即与第二次世界大战后的新军事环境保持一致(Abbate 1999)。
1945年后,美国航空航天社区的进一步属性是,随着美国与苏联发动冷战,从其政府的军事部门命令大量资金。这推动了美国数字计算的开发要比英格兰的发展快得多,英格兰是第一台破坏计算机,第一台存储的计算机和第一台商用计算机的所在地。其中一些钱被浪费了,但是美国的军事支持,主要不是仅仅是为了支持航空航天,这是该技术的强大驱动力。
从本质上讲,数字计算机是一种通用设备。如果可以为其编写合适的程序(无疑是一种重要的条件),那么可以使用计算机来服务各种末端。这种质量是由1930年代英国数学家艾伦·图灵(Alan Turing)在理论上首先描述的,将计算机与其他机器区分开来,这些计算机通常是针对一个机器设计和优化的,仅一个功能。因此,航空航天只是计算机发现应用程序的许多地方之一。在1950年代的十年中,大型机计算机的功率和记忆能力稳步提高,再加上通用软件(例如编程语言fortran)的开发,以及用于计算机辅助设计/计算机的特殊用途软件辅助制造(CAD/CAM),应力分析或流体动力学。
与计算机应用不同,例如银行或金融,航空应用程序具有额外的限制。直到1960年左右,计算机才大,脆弱且消耗了大量功率。这限制了他们在航空航天中的应用到地面上的应用 - 航空公司预订,风能分析,CAD/CAM等。对于航空航天来说,计算机成为图灵论文所暗示的通用机器的潜力受到了适应空中和太空飞行的严格性的艰难现实的阻碍。因此,在1950年代在美国拥有大量财务资源的航空航天和国防社区,可以在其最有生长的年份塑造计算方向。反过来,随着计算问题解决了可靠性,大小,重量和坚固性的问题,它在飞行技术的快速变化中也影响了航空航天(Ceruzzi 1989)。
该晶体管于1940年代后期发明,是解决可靠性,大小和重量问题的第一个技术进步。但是,在硅晶体管变得足够可靠以使计算机变得较小,坚固且消耗更少的电脑之前,花了很长时间的发展。1960年左右,晶体管计算机开始出现在导弹系统中。1959年,两名工程师,德克萨斯州乐器的杰克·基尔比(Jack Kilby)和Fairchild Instruments的Robert Noyce进行了进一步的一步,并开发了电路,将几个晶体管和其他组件放在一件材料的材料上(首先是锗,后来的硅)。综合电路或硅芯片诞生了。当时,Noyce和Kilby都没有从事航空航天申请。但是航空航天的需求为芯片发明提供了背景。在晶体管的发明和硅芯片之间的十几年中,美国空军举办了一项运动,以提高电子电路的可靠性。空军当时正在开发弹道导弹:百万美元的武器,这些武器有时会在发射台上爆炸,因为电子组件的失败可能成本不到一美元。1950年代的电子产业基于其经济模式,而在消费市场上,低制造成本而不是高质量的是实现利润的方法。当时的消费者只是接受偶尔的组件失败,就像今天他们接受偶尔“崩溃”的个人计算机软件(Ceruzzi 1998,177-206)。
对于航空航天应用,必须放弃该模型。电脑崩溃不是隐喻的,而是真实的。1950年代后期,空军的“高可靠性”计划实现了这一目标。制造商开发了统计质量控制技术;制造过程的每个步骤都经过严格记录。设备是在“清洁室”(在新墨西哥州的美国武器实验室发明的)中组装的:比最好的医院手术室要无菌。在其中,工人穿着可以防止头发或皮肤薄片污染组件的西服,并过滤器筛选出最细微的灰尘颗粒。同样在1950年代,化学家开发了产生超色晶硅的方法,他们可以在其中引入非常小,精确的其他元素,以产生具有所需电子特性的材料(一种称为“掺杂”的过程)。这项活动的大部分发生在旧金山以南的一个农业山谷中,很快被当地记者称为“硅谷”。罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce)工作的Fairchild半导体公司是这项创意活动的中心。在那里,除了开发上述硅处理技术外,工程师还通过照相蚀刻开发了一种制造晶体管的方法。所有这些进步都发生在集成电路发明之前,但是没有它们,就不会发生。
集成电路将多个设备放在一件材料上。起初,芯片上的电路数很小,大约五,六个。但是这个数字开始翻一番,最初每年翻了一番,然后以大约18个月的两倍的速度增加一倍。从那以后,这种加倍速度一直有效。由罗伯特·诺伊斯(Robert Noyce's)的同事戈登·摩尔(Gordon Moore)命名为“摩尔的律法”,他负责为筹码的进步奠定大部分材料基础(Moore 1965)。从那以后,这项法律(实际上是经验观察)驱动了计算机行业,并与航空航天的共生关系。在这种情况下,毫不奇怪的是,大量筹码的第一笔合同是美国空军的民兵弹道导弹计划,这是1964年首次飞行的那枚导弹的模型。指导阿波罗宇航员到月球和后背的计算机,在1968年开始的一系列船员任务中(Ceruzzi 1998,182)。到阿波罗任务时,摩尔法律开始对航空航天工程和其他地方产生重大影响。最后一次阿波罗任务是一款带有苏联豆syuz胶囊的地球轨道会合,于1975年飞行。船上是由硅谷公司惠普·帕卡德(Hewlett-Packard)制造的口袋计算器。该手持计算器的计算能力比板载Apollo指南计算机具有更多的计算能力,该计算机在芯片是新的十年之前设计了。人们可以找到许多类似效果的例子。
机器人深空任务和上面提到的其他成就的壮观进步在很大程度上是摩尔定律对航天器设计的影响的结果,尤其是没有载有人类的航天器(尤其是对更好或更糟的物理维度,如今,今天的食物,水和氧气需要1959年发明硅芯片)。Arpanet与Apollo项目的直接比较错过了这个故事的细微差别。历史的讽刺之一是,太空探索的进步也对飞机设计产生了影响。阿波罗月球模块(这是从月球轨道到月球表面的最后100公里的巨大工艺,它可以控制计算机控制,因为没有人可以在没有气氛的情况下管理登陆月球的美味,并且休斯顿的地面控制器太远了,无法提供帮助(Mindell 2008)。在阿波罗计划的结尾,将阿波罗指导计算机从航天器中删除,并安装在实验性的NASA飞机中,以查看飞机是否也可以从该技术中受益。NASA选择该计划的经理并非偶然,这是1969年第一个在月球上行走的人,因此,这是第一个与数字计算机正确运行的第一人生的人之一(Tomayko(Tomayko)2000)。
NASA测试取得了成功,但美国飞机公司采用新技术的速度很慢。然而,从1980年代后期开始使用空中客车A-320,欧洲联盟的空中客车公司接受了它。飞机不需要像月球模块一样需要这样的“逐线”控件,但是通过使用计算机,A-320比美国供应商波音公司和McDonnell-Douglas的飞机具有更好的舒适性和更好的燃油经济性。在所有新的商业,军事和通用航空飞机中,逐个线条以及“玻璃驾驶舱”(使用计算机显示器的仪表板)现在很普遍。这辆航天飞机也使用设计中的逐线控制装置,因为没有这样的控制,让人类飞行员以每人超过27,000公里的时间进入大气后,将其飞向跑道上的无动力,精确的降落是不切实际的小时。
空军和NASA对计算的另一个直接影响是计算机辅助设计(CAD)的开发。空军资金支持马萨诸塞州理工学院(MIT)的努力,该努力通过一系列数字计算机控件来控制机床,编码为孔被打成一条塑料胶带。这项工作的结果不仅用于航空航天,而且是用于金属加工的。同时,在各个中心工作的NASA工程师一直在使用计算机来协助火箭和航天器的压力分析。发射车必须足够强大以保持燃料和氧气,并支持上层阶段的结构,同时忍受发射的振动和压力,并且必须轻量重量。飞机工程师数十年来一直解决了压力分析问题。在一家典型的飞机公司中,对于工资单上的每位空气动力学家来说,可能有十名与压力分析有关的工程师。他们的工作是确保飞行器足够强大,可以在飞行中生存,但足够轻便以脱落。NASA资助了该领域的计算机研究,结果包括一个名为“ Nastran”的广义压力分析计划,这是对“ NASA结构分析”的缩短,并基于已经受到广泛的Fortran编程语言。此后,它已成为整个航空航天行业的标准。
已经提到的可靠性问题是从阿波罗项目转移到商业飞机向商业飞机转移到商业飞机的一个明显问题。硅芯片的发明以及空军的高可靠性计划在使计算机可靠地使用航空航天方面走了很长一段路,但可靠性仍然是一个问题。如果阿波罗计算机在飞行中失败,宇航员可以由休斯顿的一组地面控制器引导。没有阿波罗计算机失败,但是在1970年的阿波罗13号任务中,该航天器损失了大部分电力,而且机组人员确实被接地控制器拯救了(Kranz 2000)。在1969年的第一个月亮降落(Apollo 11)期间,船员在降到表面时遇到了软件错误。这是由地面控制器解决的,后者建议船员继续登陆。在每次商业飞行中,在呼叫时,就有一台接地控制器显然是不切实际的。同样,旨在提供常规访问空间的航天飞机的设计不同。对于A-320,空中客车设计了一个由三个相同的计算机组成的系统,该系统对每个动作进行了“投票”。另一台计算机的机上故障将被其他两台计算机所击败,并且飞船可以安全地降落。航天飞机有五个 - 一台班车的故障将使任务继续进行。第五台计算机存在软件错误的情况下,它是由另一组人进行编程的,因此所有五台计算机在其软件中都有一个常见的“错误”的机会(Tomayko 1987,85-133)。这种冗余已成为飞机设计的常态。许多航天器也采用了它,但是以更加细微的方式,尤其是当飞船没有携带人类船员时。
尽管商用飞机的车载计算能力已经改变了乘客飞机,但地面上的情况并没有超出真空管的年龄。商业空中交通非常安全,其安全取决于空中交通管制员通过天空中的虚拟高速公路指导交通。因为美国是这项活动的先驱,所以它积累了一项大量投资,该技术依赖于地面上相对老式的大型机计算机,并通过在经典的AM语音模式下通过VHF无线电与飞行员进行通信 -时尚技术。全球定位系统(GPS)的出现,是摩尔法律的力量的一个很好的例子,应该允许空中交通管制员分配大部分基础设施,并用直接从卫星发送给飞行员的机上信息代替它。换句话说,飞行员本身将做到这一点,而不是让地面控制器跟踪飞机的位置和路线,而是通过一种不损害安全但因此会增加气道容量的方法。飞行员将使用在GPS或其他导航卫星的星座上处理数据的板载计算机,以及其他卫星以及其他一些选择的地面站。这已经开始发生,但是美国大陆可能是最后采用它的最后一次。
如果这些故事中有一个共同的主题,那就是如何最好地利用人类的功能与计算机的功能,无论是在地面,空中还是在太空中。这个问题永远不会解决,因为它受到计算机的复杂性和小型化的影响,这显然暗示着工艺本身可以承担以前需要人类的职责。但这并不是那么简单。地面计算机也越来越好。当今的人类可能与阿波罗宇航员具有相同的身体限制和需求,但是他们对太空飞行及其需求的性质有更复杂的了解。
航空计算的需求
在这一点上,值得退后一步,检查太空飞行的某些特定方面,以及“计算”的广泛定义如何与之连接。
赖特兄弟(Wright Brothers)1903年的飞机专利是一种控制方法,而不是升降,结构或推进方法。航天器面临类似的需求。对于航天器和导弹,控制与火箭推进一样重要。指导导弹像飞机一样受到控制,尽管没有人类飞行员。航天器面临不同的环境,他们的控制需求也不同。飞机或导弹必须不断地操作其发动机,以抵抗大气阻力,而翅膀通过空气的向前运动产生了升降机以应对重力的力量。相比之下,火箭反对重力的力不是通过升力而是通过直接施用推力来反击。一旦航天器进入空间,几乎没有大气上的阻力。那时,它的火箭发动机已关闭。因此,对于许多太空任务,火箭电机仅占整个任务时间的一小部分。但是,航天器仍然需要控制,但是根据其任务阶段的不同方式。在动力飞行的初始阶段(可能只能持续几分钟或更短的时间),关键问题是将火箭的推力向量与发射车的重心保持一致。大多数火箭的配置,它们的发动机位于底部,上面的油箱和有效载荷是不稳定的。该车辆“想要”推翻并立即进行,除非其推力是积极的,并且会在上升时不断地引导。一旦实现了一阶稳定性,车辆的指导系统可能会引导推力偏离该对齐方式 - 首先,随着速度的增长,它越来越多。这将导致车辆倾斜,最终达到最佳角度,其中火箭的推力不仅可以抵抗重力,还可以水平推动它:实现轨道,返回地球一定的距离,或者完全逃脱地球。
在这一任务的动力阶段,我们称之为“指导”,尽管航空航天社区并不总是同意该术语的定义,但我们称之为“指导”。还要注意,几乎整个飞机导弹的整个轨迹也需要这种指导形式,该导弹在其大部分飞行中都可以供电。
一旦航天器达到所需的速度,它可能会以“弹道”轨迹沿着目的地海岸,因为它的路径类似于扔石头的路径。这是假设所需的速度在切断发动机的那一刻是正确的。如果没有,则使用主要发动机或其他辅助发动机来改变飞船的轨迹。该操作通常称为“导航”,尽管它再次不是严格定义。同样,与长途任务的海上或飞机上的飞机相比,航天器只能偶尔(而不是连续)发射火箭的火箭(离子和电气推进系统是该规则的例外)。但是该过程是相同的:确定是否在所需的课程中,如果没有,请点燃机上发动机,以根据需要更改速度。
最后,在空间真空中运行的一艘手工艺品没有大气力量。一旦火箭电动机关闭,它就可以自由地向任何方向定向,无论它是如何指向的。在实践中,任务要求工艺以特定的方式向定向:将其太阳能电池板指向太阳,将相机指向地球上的一个位置,以瞄准天线等。空间中的,Y和Z轴称为“控制”功能。航天器通过使用磁线圈,动量轮,重力梯度或其他更奇特的设备的火箭电动机通过非常小的推力来实现控制。“控制”一词还包含太空任务的操作方面,例如打开相机,激活乐器,准备另一个星球捕机的车辆等。地面上的“任务控制”站。
赖特兄弟(Wright Brothers)的飞机因设计而不稳定,并需要持续关注飞行员。将水平稳定器移至飞机后部,提供了更大的稳定性。就像尾羽稳定箭头一样。但是受控的航空飞行仍然很困难。为了协助飞行员维持控制,在20世纪初期,美国发明家埃尔默·斯佩里(Elmer Sperry)设计了一种陀螺仪系统,该系统增强了飞机的固有稳定性,并减少了飞行员的工作量。空气动力控制表面的AFT置换术以及基于陀螺仪的自我校正系统的组合被带入了火箭研究和开发中。埃尔默·斯佩里(Elmer Sperry)的原始见解,广泛扩展,仍然是现代火箭制导系统的核心。在这些扩展中,一个对于火箭指导尤其重要,它来自德国V-2计划:“垂坠”陀螺的设计,以衡量加速的时间积分的时间,该时间(由牛顿的演算)表示工艺的速度(Mackenzie 2000)。
在飞行的动力阶段,必须以与火箭的作用相称地执行指导。这排除了驻扎在发射点的人类所做的任何离线工作,除了简单的决定,例如摧毁正在偏离路线的火箭。控制功能也可以通过板上系统执行,但是如果没有紧迫的施工,可以通过地面命令来完成工艺。导航通常可以以较慢的速度进行,并有时间通过强大的大型计算机处理雷达或遥测数据,然后可以根据需要收音命令。因此,尽管指导通常是由在任何方向上没有外部通信的车载陀螺仪和加速度计进行的,但导航和控制可能会结合带有无线电信号与地面站的无线电信号的信号。一些早期的弹道导弹也是从地面的广播引导的,尽管以实时速度没有直接的人类投入。这种形式的无线电或横梁指导已受到青睐。
从集成的陀螺仪或加速度计转换信号需要我们现在称为“计算”的信号。早期系统使用齿轮和继电器的电力系统。这些是模拟计算机,使用的设计是要控制的飞行条件的镜像(或类似物)。例如,V-2使用垂直的陀螺仪来计算加速度的积分,从而给出了速度。在一定速度下,电动机被关闭以达到预定的目标。后来,使用真空管将早期的机械或气动装置用电子系统代替。真空管虽然表现迅速,但仍然固有地脆弱且不可靠,并且仅在少数情况下使用。
如上所述,随着固态设备的出现,电子系统变得实用,从晶体管的发明开始,然后是集成电路的发明开始。这些电路不仅很小而且很崎g,它们还可以设计数字而不是模拟控制,从而可以利用数字计算机的更大灵活性。数字技术不仅完全接管了火箭和太空车辆,还占据了所有新的导弹,以及商业和军用飞机。尽管作为“革命”被正确预示着,但这种变化的发生速度很慢,数字控件仅在1960年代中期出现在Gemini on板上计算机等系统中。
然而,在此之前,数码计算机对从地面的飞行产生了影响。V-2在飞行过程中进行的(或追踪和拦截)在飞行过程中受到控制或拦截的速度太快。新飞机的速度不那么快,但仍然挑战了人类控制它们的能力。从1950年左右开始,人们认识到,位于其大小和重量的地面上的电子数字计算机可能不关心,可以解决此问题。麻省理工学院的旋风项目成功地追踪并指示了一架空军飞机,于1951年4月在科德角上拦截另一架飞机。旋风导致了Sage,Sage是“半自动地面环境”的首字母缩写。Sage是一个巨大的雷达,计算机和通信链接系统,该系统警告美国在北极飞行的任何苏联轰炸机。批评家指控鼠尾草在完成时已经过时了,因为弹道导弹取代了轰炸机作为运送武器的一种方法。Sage无法防御弹道导弹,但该系统是许多地面控制系统的灵感,包括美国联邦航空管理局今天用于管理商业空中交通的系统(Ceruzzi 1989)。
到1960年代,空间操作紧密地绑定到了地面。例如,水星项目的最初设计使宇航员只是乘坐,地面站遍布全球,进行了所有任务控制。第一个项目的水星胶囊甚至没有窗户。从那时起,载人的航天器逐渐获得了更多的船上控制和自治权,但是直到今天,没有乘员的航天器可以在没有地球上任务控制者的投入的情况下进行操作。1970年,Apollo 13船员的营救驱使了地面控制的重要性。如今,从试行的航天飞机和空间站到商业通信卫星,到无人驾驶的军事和科学航天器,大多数太空行动都需要比商业或军事航空的更多地面控制设施。
Sage旨在寻找敌机。十年后,美国开始开发BMEWS(弹道导弹预警系统),以警告弹道导弹。在科罗拉多州科罗拉多斯普林斯的一个名为NORAD的设施中,对非洲大陆的防空措施进行了整合,在该设施中,计算机和人类在那里不断监视天空和近距离环境。防御弹道导弹仍然是一个难以捉摸的目标。目前,这些努力是根据“国家导弹防御”一词所包含的,该防御已开发出一些原型硬件。一些旨在拦截短程导弹的系统已在世界各地的几个地点部署。计算机在这些努力中起着至关重要的作用:检测导弹的发射,跟踪其轨迹,将合法目标与诱饵分开,并指导拦截器。这些活动需要巨大的计算能力;他们还需要非常高的计算速度。导弹防御以消费者几乎不认可的方式推动了计算机的现状,但是他们的便携式手机,笔记本电脑和便携式媒体播放器令人印象深刻。
同样,为侦察和信号智能卫星而建立了精致且昂贵的控制系统。尽管这些系统的细节已分类,但我们可以说,许多美国军事系统倾向于从位于科罗拉多州科罗拉多斯普林斯附近的地面设施进行控制。来自德克萨斯州休斯敦的人类太空飞行;以及来自该国其他各个地方的商业系统。所有这些都可以合法地称为旋风项目的后代。
关于地面与车载航天器控制的性质,需要提出一个最后一点。Sage代表“半自动地面环境”。插入了前缀“半”,以表明人类非常“在循环中”,而没有人干预的情况下,计算机系统不会自动发动战争。一旦启动,在民兵中使用的惯性引导系统是完全自动的,但是在发布之前,人类干预有多个决策点。同样,在人类太空计划中,也没有采用最初从地面控制航天器的计划。Mercury项目的最初设计进行了修改,首先是宇航员的压力,后来在最初的航班表明让宇航员只发挥被动作用是愚蠢的。在没有人类飞行员的情况下,对航天飞机的控制也无法进行人类投入的渴望。
未来
从上面的讨论中可以清楚地看出,自1958年以来,对计算的进步和太空旅行进展的简单比较是不可能的。尽管如此,电视节目“ Nerds 2.0.1”的制片人提出了有效的观点。互联网迅速扩散到社会中,航空航天无法匹配。该节目中未提到的一个因素,但可能是相关的,是网络先驱罗伯特·梅特卡尔夫(Robert Metcalfe)做出的观察。根据梅特卡夫(Metcalfe)的说法(并由他作为“梅特卡夫(Metcalfe)定律”作为摩尔法律的同行),网络的价值随着与之相关的人数的平方而增加。因此,每天增加新连接的互联网价值增加速度要比建立每个新连接的成本要快得多。太空探索没有相应的法律,尽管Deep Space探查会发现其他行星上的生命证据,但该方程将被重写。
关于互联网写作时被遗忘的历史方面的一个方面是,航空航天社区是全球计算机网络中的先驱之一,但在不同的目的中。例如,Sage系统是世界上第一个大规模的计算机网络。与军事或政府使用相比,第一次使用计算机网络是由IBM在1960年代初为美国航空公司开发的航空公司预订系统“ Saber”。这些网络很重要,但不是互联网的技术先决条件。实际上,Arpanet是部分响应Sage的缺陷的部分响应。在后一个系统中,如果中央控制节点被破坏,则整个网络本来可以使整个网络变得不起作用。互联网无法通过设计,因为它没有中央控制点。Internet通过一组通用协议链接不同计算机系统的能力也将其与航空网络区分开来,这通常无法彼此通信。一个令人尴尬的例子是在空中客车公司的Superjumbo运输AirBus A-380的开发期间发生的。空中客车大量使用了由法国航空航天公司Dassault Systemes开发的名为“ Catia”的CAD计划。CATIA允许来自不同实验室和工厂的工程师使用一组通用的虚拟“图纸”,就好像他们在同一建筑物中一样。对于A-380,一组设计师与其他设计师一起使用了不同版本的CATIA,当零件被召集到法国图卢兹的空中客车工厂的最终组装时,他们不合适。波音公司同样遇到了从不同地方集成其新飞机787 Dreamliner的组装的问题。为了公平地对空中客车和波音公司,尽管目前配置的互联网仍无法处理设计现代飞机的复杂性,尽管它具有从世界各地的大量节点扩展到大量节点的能力。
NASA的Apollo项目是否是技术死胡同,但是这是一项令人印象深刻的工程成就吗?NASA的同伴机构ARPA是现代的真正定义技术的网络吗?没有一个问题承认一个简单的答案。这两种技术已经在彼此之间建立了共生关系,将来将继续这样做。在计算机先驱道格拉斯·恩格尔巴特(Douglas Engelbart)的世界中,计算机作为人工智能代理的概念已被计算机作为“增强人类智力”的设备的概念。恩格巴特(Engelbart)以其作为计算机指向装置的鼠标发明而闻名,但他也被称为最早认识到我们中间计算机的地方之一。在发明鼠标之前,Engelbart在加利福尼亚州山景城的NASA Ames研究中心工作,后来又在航空航天公司McDonnell-Douglas拥有的商业计算机网络公司工作。因此,他对网络计算的现实局限性和潜力并不陌生,并且对航空航天应用并不陌生。
人体的局限性将继续存在,因为人们对人类对深空的探索的进步将陷入困境。鉴于我们目前知道的物理定律,甚至很难设想到人类的旅行超出火星轨道,即使是当前化学火箭推进的最乐观的推断。摩尔法律提出了一种有趣的方法。如果当前的趋势继续下去,计算机将包含等效的电路数量,因为人类大脑中的神经元大约在2030年。探索当前需要支持它的人体所需的宇宙。这是发明家雷·库兹维尔(Ray Kurzweil)提出的论点,他认为这种意识的传递是不可避免的(Kurzweil 1999)。当然,等价的假设使一切都不同。我们已经看到了人工智能计算机的早期预测如何不足。拥有越来越多的电路可能不足以越过从“智能”到“意识”的“智能”的门槛。在这一领域,最好将这种猜测留给科幻作家。人们对人类对空间的探索似乎是如此受到限制感到失望,但是很难面对这一事实正在发生的所有其他令人兴奋的事态发展。
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