謎題探險:另一種行星的通用性:製造更好的火星探測器

備用零件意味著更大的重量、更高的成本和更少的科學研究。如果冗餘的工作方式不同呢?

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太空對裝置來說是嚴酷的。非常嚴酷。以溫度為例:在火星表面,溫度範圍可以從夏季溫和的華氏 81 度(攝氏 27 度)到華氏 -225 度(攝氏 -143 度)。作為比較,地球上記錄到的最冷的自然溫度是華氏 -128 度(攝氏 -89 度)。再加上來自太空的有害輻射(火星大氣層無法阻擋),您就會明白為什麼這兩個火星探測器能夠存活五年如此 remarkable。

事實上,大多數航天器實現生存能力的方式是透過三重冗餘裝置。如果某個部件壞了,還有兩個備用部件可以替代它。

問題是備用部件意味著更大的重量、更高的成本和更少的科學研究。如果冗餘的工作方式不同呢?如果一個備用部件可以執行多個功能而不是隻有一個功能呢?每個功能都需要全職工作,因此一旦備用部件被啟用,它就只能做一件事。

熱身謎題

假設您有六個主要裝置,每個裝置服務於不同的功能。您還有三個備用裝置
備用裝置 1 可以執行功能 A、B、C、D。
備用裝置 2 可以執行 C、D、E、F 功能。
備用裝置 3 可以執行 A、B、E、F 功能。

在無法再執行任何功能之前,您可以在主裝置中容忍多少次故障?

熱身謎題的解答

請注意,如果備用裝置每個只能處理一個功能,那麼就需要六個備用裝置——這仍然假設只有主裝置發生故障。但是,如果備用裝置也可能發生故障呢?

現在,這裡有一些問題供您解答:1. 如果每個備用裝置只能執行一個功能,那麼需要多少個備用裝置才能容忍主裝置或備用裝置發生兩次故障?

問題 1 的解答 2. 在熱身問題中更通用的設定中,假裝置用裝置和主裝置都可能發生故障。在系統仍然執行所有功能的情況下,可以容忍多少次故障?

問題 2 的解答

因此,我們的系統使用三個多功能備用裝置可以達到使用 12 個非多功能備用裝置的效果。不錯。

3. 假裝置用裝置與熱身問題中的相同,但主裝置也具有靈活性。也就是說,目前執行 A 和 B 功能的主裝置與備用裝置 1 一樣靈活。目前執行 C 和 D 功能的主裝置與備用裝置 2 一樣靈活。目前執行 E 和 F 功能的主裝置與備用裝置 3 一樣靈活。那麼,可以設想,一個主裝置(P1)發生故障,而一個備用裝置 B 接管另一個主裝置(P2)的功能,同時 P2 執行 P1 的功能。在這種情況下,可以容忍多少次故障?

問題 3 的解答
4. 如果每個主裝置和備用裝置只能執行一個功能,那麼需要多少個備用裝置才能容忍相同數量的故障?

問題 4 的解答

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