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    云計算也可以“上天”
    2022-09-19 13:09
    來源:中國青年報
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      近期,極端天氣不由分說地闖入世界各國人民的生活。

      重慶山火、成都限電讓許多人被迫迎接“烤驗”;美國東北部多州遭遇嚴重干旱,紐約州部分地區出臺了限制用水措施;巴基斯坦經歷了有史以來最為嚴重的洪澇災害,全境三分之一被洪水侵襲。

      我們該如何利用科技的手段,更好地應對“天災”?太空云計算技術在努力回答這個問題。

      今年入夏以來,北京郵電大學計算機學院副院長、“天算星座”首席科學家王尚廣教授感到自己科研工作的緊迫性越來越強了。他注意到我國南方不少省份高溫干旱,造成了一系列嚴重后果,比如干旱導致洞庭湖、鄱陽湖等大面積蒸發,有網友調侃這些湖泊“瘦成”了一條閃電,研究衛星的王尚廣覺得,應該盡快完善衛星對極端天氣的監測。

      他說,多光譜遙感衛星通過地面不同反射光波段識別地面、山體、湖泊等,進而可以檢測湖泊面積變化,以及利用云層密度信息可以判斷降水量情況等。但這些監測技術一般都局限于災害發生后的感知階段。

      他認為,必須高效預測發現和預警極端災害的發生,才能最大限度減少災害的影響,“比如最近重慶和四川降水少導致水力發電短缺現象,如果能夠及時被預警,就可以提前布局其他方式保障電力供應”。

      王尚廣說,北京郵電大學和華為云等單位共建研發的“天算星座”衛星,未來就準備在極端天氣預測方面進行應用,而這離不開太空云計算技術的支撐。他表示,傳統天氣預報通常經過氣象觀測、數據收集、數據加工以及分析整合4個階段。太空云計算技術支持衛星云圖的在軌智能處理,通過定制化算法提高天氣數據捕獲效率,最終提升天氣預報的時效性和準確性。

      他解釋,要提前高效預測極端天氣并進行預警決策,需要衛星大數據、人工智能、云計算、5G等技術的結合,這些需求在一定程度上催生了近年來太空智能云計算技術的發展。

      正如現如今我們需要用智能手機處理海量信息和數據,衛星的“工作壓力”也越來越大,因此讓衛星變“聰明”以滿足更高的使用需求,勢在必行。華為云首席技術官張宇昕介紹,通俗來說,太空云計算就是一種致力于讓衛星變“聰明”的技術,“相當于把衛星從‘小靈通’變成了‘智能機’”。

      王尚廣說,隨著遙感衛星數據采集技術的快速發展和太空網絡傳輸能力的增強,我們有更多手段利用海量多源的遙感數據。天算星座與華為云合作打造的云原生衛星大數據處理系統,就“聰明”在可以通過對海量遙感影像的在軌處理,提前過濾掉無用的影像數據,大幅提高遙感影像的使用效率、降低數據分析的響應時間,從而在應對極端天氣或自然災害時實現科學判斷與精準決策。

      他介紹,目前“天算星座”已進入快速部署階段,預計天算星座一期2023年秋季正式運行。2021年12月,搭載“天算星座”計算平臺的試驗衛星“寶醞號”開始在軌穩定運行,并對太空云計算相關技術實施了驗證。測試數據表明,通過衛星與地面站協同推理,衛星計算精度提升了50%以上,回傳數據量可減少90%。

      是什么讓衛星變“聰明”的?

      王尚廣說,一方面,太空云計算技術加速促進了衛星數據的大規模利用,支持人工智能算法的快速部署與在軌更新,這樣就減少了不必要數據的回傳下發,或將部分數據預處理過程在端側完成,同時保證衛星端側數據的安全,進而實現大規模低軌星座數據的高效共享利用。

      另一方面,太空云計算讓星地連成“一朵云”,讓衛星的應用管理和部署不再復雜,比如,通過對衛星計算平臺以及地面測控中心的軟件化改造,可以整合衛星數據與地面算力,提供實時在線、按需、可擴展的圖像處理功能,向全球用戶社區提供圖像產品和可視化工具,最終促進新算法和處理工具的快速集成和部署,將遙感數據與預期的最終用戶直接聯系起來。

      8月底,王尚廣團隊對“天算星座”的研發取得了進一步進展——跨星地鏈路的QUIC協議實驗成功,“與傳統星地鏈路相比,星地應用平均響應時間縮短兩倍、星地鏈路傳輸效率提升30%”。

      他說,這一成果意味著將為未來星載6G核心網系統協議提供一種新的潛在可選方案,也將為未來星載多樣化應用提供更高效的傳輸服務,進一步為太空云計算技術發展奠定技術基礎。

      王尚廣期待,“聰明”的衛星可以精準、高效地抓住極端天氣的前兆,及時輔助人們作出應對決策。

      同時他表示,太空云計算技術的應用還可以拓展到農作物精準生產、交通車輛運行規劃、露天采礦、金融保險等與百姓生活息息相關的諸多領域。

      甚至他還指出,太空云計算是進行外太空探索的一把金鑰匙,可以讓衛星幫助科學家實現在太空環境中的第一手實驗分析。 

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