如果一些机器不在地球上，而是在太空中飞行，搭载在卫星或航天器上，那么为互联计算机设计的算法还能继续运行吗？

　　美国达特茅斯学院计算机科学助理教授悉达多·贾扬蒂（Siddhartha Jayanti）正在提出并开始解答计算机科学家必须应对的问题，因为人类在太空的足迹不断扩大，并将他们的机器带到了太空。

　　贾扬蒂研究分布式计算机系统的设计和行为。在分布式计算机系统中，许多互联的计算机协同工作，处理单台机器难以完成的任务。最明显的例子如流媒体服务或网上银行，数百万人同时访问一个网站，或者公司需要瞬间处理大量数据。

　　贾扬蒂认为，分布式计算的关键在于通信。为了共同解决问题，相距甚远的独立计算机必须进行数字对话，高效可靠地来回传递数据。

　　为了从数学上验证为这种分布式系统设计的算法是否能够实现其设计目标，计算机科学家采用了一种技术，即在不同时刻暂停系统，以检查其当时的状态和行为，并了解其随时间的变化。

　　“但是，如果你现在考虑这样一种场景：这些机器被部署在高速飞行的航天器中，穿越整个太阳系，并受到异常引力的影响，那会怎样？”贾扬蒂问道，“如果不同的机器受到不同的引力场的影响，情况又会怎样？”

　　他表示，这些问题听起来可能并不那么超前。科学家们已经在集思广益，构思构建星际互联网，这是一种能够在太空中更高效地传输数据的地外网络，就像我们现在使用的互联网一样。

　　贾扬蒂表示，这种新范式的不同之处在于，爱因斯坦提出的相对论物理学开始发挥作用。它那些不同寻常、往往违反直觉的效应会扭曲我们对时间和空间的感知，计算机科学家在设计、验证和理解分布在太空中的算法时必须考虑到这些效应。

　　所涉及的天文距离带来了另一个问题。根据地球和火星在其轨道上的位置，光在两颗行星之间通信可能需要3到22分钟。这使得系统异步，这意味着在需要协作的星际计算机之间，很难用时钟来协调消息和事件。

　　贾扬蒂认为，对于分布式计算系统而言，“同时性相对论”尤为重要，即两个观察者观察发生在不同地点的两个事件时，是否同意这两个事件同时发生，取决于他们各自相对于事件发生地点的移动速度。只有当移动速度达到光速的相当一部分时，这种效应才能被感知到。

　　这就意味着，以不同速度飞行的航天器上的观察者（以及计算机）对事件发生的顺序会有分歧。“根据爱因斯坦的说法，时间

　　并不存在普遍的冻结。”贾扬蒂补充道，“那么，当我们对分布式系统的推理方法依赖于在不同时间点的暂停时，我们将如何设计出行为正确的算法，又该如何验证它们是否正确呢？”

　　贾扬蒂于6月18日在美国计算机协会（ACM）分布式计算原理研讨会上发表了一篇论文，他在论文中建立了分布式算法的经典、相对论和计算执行特性之间的联系。该论文发表在《ACM分布式计算原理研讨会论文集》上。

　　这篇论文展示了一种将我们为经典世界构建的算法应用于相对论世界的方法。在论文中，贾扬蒂考虑了许多已被证明在经典分布式系统上正确的算法，并将它们移植到不同的场景中，观察者从不同的参考系观察这些算法的执行情况，因为分布式系统的机器以相对论速度运行。

　　贾扬蒂解释说：“这篇论文得出了一个令人惊讶的结论：如果你运行的算法在经典情况下是正确的，那么每个观察者都会同意它在相对论环境下是正确的。同时，观察者可能会对该算法的正确性持有不同的看法。”

　　贾扬蒂的证明基于因果关系，即使在相对论适用的情况下，原因也必须先于结果的原则。该证明的核心思想在于正确地构建一个独立于物理学的分布式计算因果关系概念，并将这个纯数学概念与相对论因果关系（一个真实的物理概念）联系起来，并将它们整合在一起。

　　贾扬蒂表示，这一结果构成了我们如何理解相对论分布式系统的基础，而且还有很多工作要做。随着人们尝试进一步探索太空，计算是进行探索的核心工具，关键在于对正在发生的事情、应该发生的事情以及如何设计和验证正确的系统有一个具体的理解。（逸文）