中美俄:上太空的芯片组上亿 马斯克:我只要2.6万(图)

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有个男人

创办特斯拉

开启了电动汽车的新时代

创办SpaceX

让人类有成为多星球物种的可能

他就是埃隆·马斯克

新时代的钢铁侠!

  

当人们惊异于他的成就时

却很少有人想过

为什么一个人

能在两个完全风马牛不相及的领域

都取得如此的成功?

 

马斯克的成功

真的只是因为

他远超常人的智商和天赋吗?

实际上并非如此

让我来给你们讲讲

Space X和特斯拉背后的故事






1.

Space X诞生的原因

是因为当时的美国航空航天业

基本垄断在ULA、波音和洛马

这三家企业手中

三家企业组成的联盟

甚至一度成为NASA的唯一发射商

唯一就意味着垄断

“无论我的东西好不好”

“你都得买”

这种状况

让NASA吃了很多亏

 

亏吃多了的NASA

自然希望能够多几个竞争者

于是向Space X转移了

大量“过时”、成熟的技术

希望马斯克能带着Space X

发扬“主观能动精神”

为NASA提供物美价廉的发射服务

 

NASA:

 

 


按照常规的思路

要想在航天领域做到物美价廉

是一件“绝对”不可能的事

因为在航天领域里

有一种器件

如贵族般存在

那就是宇航级器件:

 

无论是我们用的电脑

还是马斯克用的火箭

都需要大量的元器件

以一个二极管为例

普通的二极管

在网上只要几毛钱甚至几分钱

  


而一个二极管要想上太空

是需要经过技术验证的

一旦验证成功

它就可以从一个工业级十八线小明星

一举跃升为宇航级一线大明星

身价自然也倍增上百倍甚至上万倍

 

以现有载人飞船搭载的

星载计算机和控制器举例

为了应对宇宙中的

高低温度、辐射以及方方面面的影响

宇航级器件注定成本高昂:

单个控制器的价格

为500万人民币左右

一共14个系统

为了追求高可靠性

每个系统至少得有个备份

一共28个控制器

成本总计约1.4亿人民币!

 

通常情况下大幅降低器件成本

是一件几乎不可能的事

毕竟一分钱一分货

然而马斯克却做到了

大幅降低元器件成本

他将成本成功降低到了原来的1/5384:

以SpaceX的龙飞船为例

它主控系统芯片组

只用了2.6万人民币

 

 

 

2.

马斯克到底是如何做到的?

这个问题

其实就像大家问

“传统车企为什么做不出来特斯拉?”一样

为了解释清楚马斯克的思路

首先要和大家讲一讲

宇航级器件为什么那么贵

 

如果把我们电脑上的器件比作普通人

那么航天器所有的器件

个个都是十项全能的特种兵

它们能经受很苛刻的环境:

首先发射时

要禁得住剧烈的抖动

和很高的温度

才能走出地球

而真正的炼狱在入轨后才刚刚开始

面对太阳面的时候

温度迅速提升,最高到120°C

背离太阳面的时候

温度骤减,最低到-150°C

就这样90分钟一圈又一圈

周而复始

每圈都是270°C的温差

 



而对于电子器件来说

温度不是最难熬的

最难熬的是太空中的辐射

这些辐射

有的来自地球的召唤:地球磁场

也有的来自太阳的问候:高能粒子

还可能有来自三体文明的问候

——其他太阳系以外的粒子

 

而这些粒子

会引发电子器件的“神经紊乱”

这种症状有个专业名词:粒子翻转

会带来什么影响呢?

 

简单点翻译就是:

我们都知道计算机都是用的二进制

0000=0,0001=1,0010=2

0011=3,0100=4,0101=5

如果原来的0

因为神经紊乱变成了1

比如0100突然变成了0101

那么代表的含义就从“4”变成了“5”

 

如果指令4是向上爬升

指令5是停止推进,

那么翻转的后果难以想象

整个飞行器的错误运算结果

会导致非常大的灾难

甚至可以说

在比特界差一位真的就是差了千里远

 

在1996年,阿里安501火箭

虽然没有粒子翻转

但是系统试图将一个64位的数字

放到一个16位的地址里面去

随即发生了1/0错乱的现象

结果在点火37秒后

火箭开始侧翻,随之爆炸

因为这个“小”问题

那次发射损失高达3.7亿美金!

 



 

3.


马斯克降低成本的方式

非常简单粗暴

“既然航天级的元器件太贵”

“那改用工业、家用级的就好”

 

SpaceX没有选择用贵族宇航级器件

而是选择了经典的

Intel的X86双核处理器

给大家一个参考

一款intel双核处理器

京东售价仅559元人民币

 


据SpaceX前火箭总师John Muratore透露

龙飞船一共有18个系统

每个系统配置了3块X86芯片

龙飞船一共有54块

所以龙飞船主控芯片的总价约:

2.6万人民币,3600美元!

 

而猎鹰九号一共有9个分立式发动机,

每个发动机配置了3块X86芯片,

加上主控系统配置了3块,

猎鹰九号一共有30块这样的芯片。

猎鹰九号主控芯片的总价约:

1.4万人民币,2000美元!

 

事实上这就是为什么

NASA要1.4亿人民币的东西

马斯克只2.6万人民币就造出来了

 

 

4.

难道马斯克不知道粒子翻转的恐怖吗?

事实上以马斯克的智商

他不可能忽视这种问题

 

那马斯克如何解决粒子翻转的问题呢?

很简单:民主决策

技术名词叫:parity bits

既然判断不了一个数是否翻转,

那就多放几个一样的设备,

通过比较,把不一样的结果给踢出去

我们前面提到的intel双核处理器

这时候就派上用场了:

 

马斯克把双核拆成了两个单核

分别计算同样的数据

每个系统配置3块芯片做冗余

也就是6个核做计算

 

 


如果其中1个核的数据和其他5个核不同

那么主控系统会告诉这个核重新启动

再把其他5个核的数据拷贝给重启的核

从而达到数据一直同步

周而复始,不让一个核掉队

这是多么宝贵的批评与自我批评的精神啊!

 

 


更让马斯克开心的是

Intel X86的程序员

在百度、阿里巴巴、腾讯的办公楼里

一抓一大把

还一个比一个能加班

而且X86芯片随便造

烧坏了?再来1个?

不不,再买一打!

 

而宇航级器件

仅仅是测试费

就都够再买一车X86芯片

更不用说

专业宇航级器件的程序

用的基本都是特定语言

程序员比元器件还难找

 

 


所以综合下来

无论是器件成本

还是人力成本

马斯克的Space X吊打其他企业

也就一点儿都不奇怪了

 

 

5.

不仅是Space X

其实马斯克造特斯拉

也用了同样思路

 

事实上特斯拉的技术

和传统车企相比

并没有各位想象的大幅领先

例如各大媒体都在吹捧的BMS技术

其实同为美国车企的通用

也并不比特斯拉差多少:

 

以通用的Volt为例

它的电池热管理技术也十分先进

 


冬天的时候

可以用废热给电池加热

而夏天的时候

还可以用空调给电池冷却

再加上更先进的电池均衡技术

以及充放电控制技术

这些可以让这款车的电池组

内部温度差控制在2℃以内

 

而一个更加稳定的温度

可以延长汽车动力电池的寿命

  

不仅如此

马斯克为了节省成本

还将特斯拉的部分元件

由汽车级更换成了商业级

最典型的的例子还是芯片:

 

特斯拉使用的多是IT行业的芯片

例如DPS、ARM、FPGA等

  

而通用则完全使用

各种我们叫不出名字的汽车级芯片

马斯克的这种思路

虽然在传统车企看来过于激进

但确实让特斯拉节省了很多成本

并获得了更好的表现

 

6.


虽然通用的技术并不差

但人们更多记住的依然是特斯拉

原因大家也都知道

就像人们惊讶于

Space X作为一个私企

竟然可以与中美俄并肩

 

而特斯拉也给人们带来了同样的感受

——原来电动汽车

起步可以这么快!

续航可以跑这么远!

  


看到这里

我想各位应该能明白了

马斯克的成功并非全来自于

他远超常人的智商和天赋

 

Space X 的很多技术其实并没有很先进

例如没采用宇航级器件

而是用了和我们电脑上一样的芯片

特斯拉的技术也并非大幅领先

但马斯克依然是将很多”普通“的技术

也都应用到了极致

 

其实在生活中

很多人学这学那

但却忘了要把一件事情做到最优

 

毕竟很多时候

不见得别人比你真的优秀多少、聪明多少

而是他更加用心

把围绕自己目标的每一件事情

都做到了极致

就像马斯克 造火箭和特斯拉那样

阅读原文

文章来源: 留园 查看原文
https://www.6parknews.com/newspark/view.php?app=news&act=view&nid=351648
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