云計(jì)算“飛”向太空

作者：人民郵電報(bào) 2020-11-06 09:46:49

云計(jì)算 隨著人類通過空間探測器對廣袤的宇宙空間不斷進(jìn)行探索，如何接收、處理、存儲和傳輸空間探測器在執(zhí)行任務(wù)過程中獲得的海量數(shù)據(jù)，對人類提出了新的挑戰(zhàn)。而應(yīng)對海量數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，云計(jì)算顯然是不二之選。

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面對滾滾而來的數(shù)字化浪潮，云計(jì)算作為數(shù)字化底座之一，正在迎來新一輪的發(fā)展機(jī)遇。與過去不同，云計(jì)算已經(jīng)從傳統(tǒng)的ICT行業(yè)開始向外拓展。從醫(yī)療行業(yè)到教育行業(yè)，再到太空探索領(lǐng)域，云計(jì)算開始在越來越多的行業(yè)顛覆數(shù)據(jù)的獲取、處理、存儲和傳輸方式，從而極大地提升效率。

 

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太空探索領(lǐng)域應(yīng)用云計(jì)算可謂適逢其時(shí)。一方面，今年7月以來，包括“天問一號”在內(nèi)的多個(gè)火星探測器陸續(xù)成功發(fā)射，標(biāo)志著人類的火星探測活動進(jìn)入新的活躍期。另一方面，針對探測火星、月球以及建立太空站等空間探測活動，云計(jì)算大有可為。近期，IEEE專家在接受《人民郵電》報(bào)記者采訪時(shí)表示：云計(jì)算將是太空探索領(lǐng)域一項(xiàng)必不可少的信息技術(shù)，云計(jì)算能夠應(yīng)用于視頻、衛(wèi)星圖像及海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，幫助航天工作者更好地理解信息和處理信息，從而更高效地完成航天探測任務(wù)。

云計(jì)算助力太空探索

隨著人類通過空間探測器對廣袤的宇宙空間不斷進(jìn)行探索，如何接收、處理、存儲和傳輸空間探測器在執(zhí)行任務(wù)過程中獲得的海量數(shù)據(jù)，對人類提出了新的挑戰(zhàn)。而應(yīng)對海量數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)，云計(jì)算顯然是不二之選。

以我國首個(gè)火星探測器“天問一號”為例，其對計(jì)算能力的需求已經(jīng)凸顯?！疤靻栆惶枴背休d著火星環(huán)繞、著陸、巡視的重要任務(wù)，其火星車上搭載了探地雷達(dá)和光學(xué)相機(jī)，可以對火星的地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測、獲得火星地表圖像，而這需要大規(guī)模且高速準(zhǔn)確的計(jì)算能力。IEEE地球科學(xué)與遙感協(xié)會上海分會主席、IEEE高級會員徐豐教授表示：“進(jìn)行火星探測時(shí)會收集到大量的火星軌道雷達(dá)數(shù)據(jù);在分析火星地下地形變化時(shí)，還需要與周圍的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。”

信息的快速獲取對于宇航員的生命安全和航天器的正常運(yùn)行來說必不可少。IEEE高級會員 Claudio Sacchi 和IEEE會士Marina Ruggieri 一致認(rèn)為，在進(jìn)行太空探索時(shí)，無論是載人航天器中的宇航員，還是在航天器上作業(yè)的太空機(jī)器人，都需要獲取足夠的信息和知識來支撐他們完成任務(wù)。例如，當(dāng)人們在日常生活中遇到困難時(shí)，一般通過互聯(lián)網(wǎng)查找視頻或文字教程來幫助解決問題。宇航員也是如此，當(dāng)他們在執(zhí)行任務(wù)的過程中遇到難題時(shí)，可以通過云計(jì)算技術(shù)快速獲取數(shù)據(jù)且進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而幫助他們更高效地解決問題。

云計(jì)算以其高速而準(zhǔn)確的信息處理能力、低運(yùn)行成本以及高靈活性等優(yōu)點(diǎn)，有效解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)維護(hù)中存在的問題，滿足了空間探測活動對計(jì)算能力的嚴(yán)苛要求，為遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸搭建了橋梁。應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)，航天工作人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)和共享服務(wù)器訪問、讀取和處理數(shù)據(jù)。即使在遨游太空的空間探測器中，宇航員或自動化系統(tǒng)也能通過該技術(shù)獲取、分析、存儲、傳輸大量數(shù)據(jù)。

云計(jì)算應(yīng)對距離挑戰(zhàn)

盡管云計(jì)算在太空探索中的價(jià)值凸顯，但受限于現(xiàn)階段的技術(shù)水平，云計(jì)算在空間探測中的應(yīng)用仍然面臨著物理距離上的挑戰(zhàn)。

IEEE高級會員Alexander Wyglinski認(rèn)為，“太空云計(jì)算”與我們平時(shí)存儲和共享信息的云計(jì)算之間的區(qū)別，主要在于“太空云計(jì)算”設(shè)備之間的物理距離遠(yuǎn)超一般云計(jì)算設(shè)備，這為數(shù)據(jù)傳輸帶來了一定的挑戰(zhàn)。具體而言，“太空云計(jì)算”需要連接各個(gè)設(shè)備，例如在月球上的設(shè)備、繞月球運(yùn)行的飛行器、飛往火星途中的探測器、地球上的設(shè)備以及木星周圍的深空探測器等。由于這些飛行器與飛行器之間、設(shè)備與設(shè)備之間的距離非常遠(yuǎn)，只有在極為強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持下才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的成功傳輸。

IEEE會士Karen Panetta提到，目前空間探測任務(wù)獲取的絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)仍需被帶回地球進(jìn)行存儲和處理。這種方式成本高且效率低，同時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸還會帶來較高的能耗。雖然在太空中可以使用太陽能供電，但隨著工作量的增加，需要對設(shè)備非常頻繁地充電。與此相應(yīng)，如何對太空探測器和航天器收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的遠(yuǎn)距離傳輸和存儲，成為下一步技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)，目的在于實(shí)現(xiàn)降本增效和減少能源消耗。

未來“太空云計(jì)算”技術(shù)可以結(jié)合人工智能實(shí)現(xiàn)新一輪的發(fā)展。Karen Panetta認(rèn)為，人工智能可以通過智能分析和專業(yè)知識的捕獲來研究和解決問題，從而幫助“太空云計(jì)算”降低能耗?！拔磥硪苍S有一天，人工智能強(qiáng)大的推理能力還能幫助人類回答一些有關(guān)宇宙空間的問題，例如某個(gè)星球是否存在生命跡象等?！?/p>

IEEE專家表示，云計(jì)算技術(shù)對于空間探索活動來說非常重要，將為太空探索活動中獲取、處理、存儲和傳輸數(shù)據(jù)的方式帶來全新變革。未來，IEEE將協(xié)同全球科技業(yè)專家繼續(xù)關(guān)注和深入研究工程科技在太空探索中的運(yùn)用與發(fā)展，為人類社會的科技創(chuàng)新創(chuàng)造無限可能。

當(dāng)前題目：云計(jì)算“飛”向太空
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