Czy prace instytucji i urządzeń o strategicznym znaczeniu muszą nadzorować komputery najnowszej generacji? Apologeci techniki informatycznej wykrzykną zapewne - tak. Gdyby jednak zastanowili się nad kosztami nieustannych modernizacji sprzętu i oprogramowania, doszliby do wniosku, że jest to na wskroś nieopłacalne. Lepiej zaprojektować wyspecjalizowany system informatyczny, który będzie w 100% wykorzystany, aż po fizyczne zużycie, niż nieustannie wymieniać jego komponenty. Jak uczy przypadek stacji orbitalnej Mir i Centrum Obrony Powietrznej Ameryki Północnej (NORAD), takie myślenie może wynikać z zupełnie przeciwnych pobudek: w pierwszym przypadku brakuje pieniędzy na nowości technologiczne, w drugim - radykalna modernizacja sprzętu i oprogramowania groziłaby bezpieczeństwu Stanów Zjednoczonych i Kanady.

Wiele osób żyje w błogim przekonaniu, że co jak co, ale technika kosmiczna i obrona powietrzna prezentuje na świecie wysoki poziom technologiczny. Awarie komputera (i nie tylko), które w ostatnich miesiącach notorycznie zdarzały się na rosyjskiej stacji orbitalnej Mir, były traktowane przez niektórych obserwatorów jako złośliwość losu. Pechowa stacja miała dość innych problemów, aby zaprzątać umysły Ziemianom, dzięki czemu nikt długo nie dochodził, jakiej klasy sprzęt nadzoruje jej prace w kosmosie. Stwierdzenie, że Amerykanie na pokładzie promu kosmicznego Atlantis dowieźli nowe komputery i zostały one pomyślnie zainstalowane, niczego tak naprawdę nie wyjaśnia. Czytelnicy popularnych gazet, szeroko rozpisujących się o kosmicznej tragifarsie, wciąż są przekonani, że nowy komputer zawsze oznacza komputer najnowszej generacji.

Paradoks Mira

W tym roku mija 11 lat od rozpoczęcia działalności stacji orbitalnej Mir. Od początku lutego słyszymy nieustannie, że dzieje się na niej coś niedobrego: wybuchł groźny pożar, uległ awarii główny generator systemu wytwarzania tlenu, a przede wszystkim statek transportowy Progress zderzył się ze stacją podczas cumowania. Były też kłopoty z zaopatrywaniem stacji w energię, trudności w kontrolowaniu ruchów stacji (stabilność). Naprawiono w tym czasie węzeł cumowniczy, lokalizowano i łatano miejsca wycieków z układu chłodzenia. Ponadto komputery pokładowe wielokrotnie odmawiały posłuszeństwa, utrudniając kierowanie stacją. Sytuacji nie poprawiła wizyta amerykańskiego promu kosmicznego Atlantis, który przywiózł części zapasowe i tzw. nowy komputer. Następnego dnia po odlocie promu, z powodu awarii, nie można było odcumować statku Progress, aby wygospodarować miejsce na przyjęcie nowego transportu. Pech nie opuszcza Mira, któremu notabene dawano gwarancję poprawnego działania tylko na 5 lat.

Może nie będzie się psuł przynajmniej komputer? Nie jest to pewne, ponieważ na stacji znalazły się dwa komputery klasy Salut-58, równie przestarzałe, co dotychczasowe. Są one konstrukcji z roku 1989, kiedy komputerami PC sterowały procesory 286, zaś zastąpiły maszyny z 1986 r. Niestety, Rosjanie nie mają pieniędzy na modernizację systemów sterowania Mira. Przeraża w tym wszystkim fakt, że na pokładzie stacji zdecydowanie lepsze są notebooki amerykańskich członków załogi od komputerów pokładowych. Gdyby one potrafiły zastąpić Saluty…

Technicy z rosyjskiej firmy Energia, która przejęła zobowiązania konstruktorów komputerów klasy Salut-58, wyjaśniają, że nie ma rubli, aby stworzyć nowe oprogramowanie na potrzeby Mira. Toteż w kosmos poleciały Saluty, jako jedyne komputery na świecie, zgodne z dotychczas tam używanymi.

Według rosyjskich informatyków z Centrum Kosmicznego, bezawaryjne funkcjonowanie stacji zapewniłby już zwykły komputer PC - nawet z procesorem 486. Może nawet taki komputer nie byłby potrzebny dla kontroli podstawowych funkcji stacji. Wystarczyłoby, aby działał w nim poprawnie napisany program w pełni wykorzystujący możliwości komputera, ponieważ wzrost mocy komputerów potrzebny jest głównie dla wizualizacji efektów ich pracy - można przyjąć, że na Mirze latające ikony nie są konieczne.

Brak pieniędzy i niepewność co do losów Mira uniemożliwiają podjęcie modernizacji. W ten sposób sprzęt starzeje się, jego wykorzystanie przekracza dopuszczalne normy, i świat z obawą czeka, że pewnego pięknego dnia wszystkie urządzenia na stacji Mir przestaną działać i kilkaset ton kosmicznego złomu zacznie spadać na Ziemię.

Paradoks NORAD

Stany Zjednoczone i Kanada stworzyły w 1958 r. jednolity system obrony powietrznej (North American Aerospace Defense Command - znany jako NORAD), którego ośrodek ulokowano pod powierzchnią góry Cheyenne w Kolorado. Zajmuje się on zbieraniem danych z satelitów, radarów i innych urządzeń o sytuacji powietrznej na całym świecie, aby ostrzec w porę amerykańskie i kanadyjskie dowództwo przed ewentualnym atakiem, oraz monitoruje ruch lotniczy nad Ameryką Północną. Ośrodek nadzoruje także m.in. loty kosmiczne wahadłowców i ustala aktualne położenie sztucznych satelitów Ziemi. Sześć ośrodków dowodzenia i kontroli Centrum (w tym Centrum Dowodzenia - Command Control - i Ośrodek Ostrzegania przed Rakietami - Missile Warning Center), pracuje bez przerwy dzień i noc, wspomagane przez skomplikowane systemy komputerowe.

Jak podaje październikowy "Świat Nauki", nie oznacza to, że są to systemy najnowszej generacji. Wciąż są w nich wykorzystywane napędy taśm magnetycznych, a widok 20-letnich stacji dysków nie należy do rzadkości. Pentagon już w 1981 r. zainicjował proces modernizacji Centrum Cheyenne Mountain, który miał doprowadzić do wymiany pięciu głównych systemów komputerowych. Minęło 6 lat, wydano miliard dolarów, modernizacja jeszcze się nie zakończyła, a budżet został przekroczony o 100%. Ponadto nie osiągnięto celu głównego modernizacji, czyli zwiększenia prędkości i niezawodności przetwarzania danych. Bezpieczeństwo Ameryki Północnej nie może być osłabione ani na chwilę. Dlatego NORAD musi równolegle wykorzystywać stare i nowe systemy.

Dla obsługi taka sytuacja oznacza podwójną pracę. Poza tym, aby monitorować sprawnie sieć i wszystkie czujniki, należy nałożyć nań jeszcze jeden system - system kontroli. Nadmiar oprogramowania znacznie opóźnia reakcję człowieka na awarię w systemie. W NORAD jest to o tyle istotne, że np. w razie awarii systemu ostrzegania przeciwrakietowego systemy awaryjne muszą zacząć działać w ciągu 45 sekund. Nic więc dziwnego, że dwa lata temu podjęto się budowy jeszcze jednego systemu monitorowania i kontroli. Szczęśliwie udało się go oddać w terminie, dzięki temu operatorzy śledzą pracę systemu tylko na 2 monitorach, a nie - jak dotychczas - na 20.

Sukces instalacji nowego oprogramowania zainspirował do przygotowania koncepcji dotyczącej budowy podobnych systemów. Skoro wymiana oprogramowania co 10 lat może okazać się bardzo kłopotliwa, to należy stworzyć taki system, w którym aktualizacja będzie odbywała się - owszem - raz na rok, lecz serce systemu pozostanie przez dłuższy czas bez zmian.

Paradoksy techniki

Przypadek Mira i NORAD nasuwa spostrzeżenie, że jeżeli coś już działa, to bardzo trudno rozpocząć radykalną modernizację. Na wymianę systemów komputerowych Mira, tzn. całej stacji, Rosjanie nie mają pieniędzy i nikt nie chce im w tym pomóc. Prawdopodobnie Mir przetrwa na orbicie jeszcze 2 lata, o ile wcześniej się nie rozpadnie. Poza tym instalacja nowego systemu komputerowego nie przyniosłaby kosmonautom dużego pożytku, skoro inne elementy wymagają również pilnego remontu, albo wręcz całkowitej wymiany.

NORAD przez prawie 40 lat swojego działania zgromadził ogromną liczbę informacji, generowaną przez masę czujników. Nie może przestać działać ani na chwilę, co powoduje konieczność budowy takich systemów komputerowych, które natychmiast przejmą funkcje starych. Skoro się to nie udaje, trzeba budować dodatkowy system nadzoru, pozwalający monitorować stare i nowe systemy. Projektanci zapewne zakładają, że w którymś momencie nowy system osiągnie wystarczającą sprawność i niezawodność, aby przejął już w pełni operacje starego oprogramowania.

Oczywiście projektanci stają w takim przypadku przed problemem - czy budowany system musi być zgodny z poprzednim? Na pierwszy rzut oka wydawałoby się, że nie ma tu żadnego problemu. Buduje się równolegle nowoczesny system, który przejmie na siebie w przyszłości zadania starego systemu. Lecz jeśli analitycy dojdą do wniosku, że wystarczy zwykła modernizacja jednego z segmentów oprogramowania? Wtedy przed projektantami i programistami otwierają się możliwości. Taka praca równa się skali trudności operacji na otwartym sercu. Od precyzji jej wykonania zależy dalsze sprawne funkcjonowanie systemu. W przypadku NORAD można sobie wyobrazić sytuację, że implementacja nowego oprogramowania potrwa krótko, a na wszelki wypadek zostanie włączony system awaryjny.

Pytanie jednak brzmi: czy we wszystkich instytucjach, w których działają systemy komputerowe o strategicznym znaczeniu, zawsze trzeba wymieniać komputery i oprogramowanie sprawdzone "w boju" na sprzęt nowszej generacji? Wiele firm amerykańskich stara się ograniczać do minimum takie operacje, ponieważ zapobiega to stresom wśród pracowników i oszczędza pieniądze. Lecz gdy w grę wchodzi bezpieczeństwo państwa i jego obywateli, albo życie kosmonautów? Systemy komputerowe NORAD muszą się dostosowywać do zmieniającej się sytuacji geopolitycznej. Jeżeli wywiad donosi o wytężonych pracach nad np. bronią jądrową w Iraku lub Korei Północnej, to zadaniem NORAD jest zwiększyć wysiłek, aby wykryć potencjalne miejsca ataku - silosy rakietowe albo zgrupowanie przenośnych instalacji rakietowych. Łączy się to ze zwielokrotnieniem obiegu informacji w systemach komputerowych NORAD. Musi dziać się to szybciej, a co za tym idzie aktualizacja oprogramowania staje się nieunikniona. Nie oznacza to, że trzeba kupować od razu nowy sprzęt. Wystarczy, aby można było go modyfikować i był konstrukcją otwartą. Gdy zaś jest to komputer wyspecjalizowany bez możliwości rozbudowy, nie pozostaje nic innego, jak go wymienić w całości. Stać na to USA i Kanadę - i finansowo i mentalnie - czego nie można powiedzieć o rosyjskiej stacji Mir.

Rosjanie traktują sprawę prestiżowo. Musi latać, bez względu na konsekwencje - inaczej ucierpi honor Wielikiej Rossiji. Wypadki w kosmosie, to tylko nieszczęśliwy zbieg okoliczności i nie ma nic wspólnego ze stanem technicznym stacji... W takiej sytuacji wymiana komputerów pokładowych niewiele pomoże. Stacja dogorywa, a potencjał jego systemów komputerowych powinien wystarczyć, aby misja MIR-a nie zakończyła się tragicznie.