在“新基建”政策扶持下，云計算作為“新基建”的數(shù)字化底座正在迎接新一波的發(fā)展浪潮。從醫(yī)療醫(yī)藥、教育科研到太空探索，云計算在多個領(lǐng)域都發(fā)揮著自己獨特的作用，為數(shù)據(jù)的獲取、處理、存儲和傳輸帶來顛覆性的影響。

今年7月以來，包括“天問一號”在內(nèi)的多個火星探測器陸續(xù)成功發(fā)射，標志著人類的火星探測活動進入新的活躍期。針對探測火星、月球，建立太空站等空間探測活動，IEEE電氣電子工程師學會專家認為云計算將是一項必不可少的技術(shù)。云計算能夠應(yīng)用于視頻、衛(wèi)星圖像及海量數(shù)據(jù)的實時處理，幫助航天工作者更好地理解信息，完成航天探測任務(wù)。

云計算為太空探索帶來新機遇

隨著人類通過空間探測器對廣袤宇宙空間不斷進行探索，如何接收、處理、存儲和傳輸空間探測器在執(zhí)行任務(wù)的過程中獲得的海量數(shù)據(jù)，對人類探索宇宙的目標提出了新的挑戰(zhàn)。

以我國首個火星探測任務(wù)“天問一號”為例，“天問一號”承載著火星環(huán)繞、著陸、巡視的重要任務(wù)，其火星車上搭載了探地雷達和光學相機，可以對火星地下結(jié)構(gòu)進行探測、獲得火星地表圖像，而這需要大規(guī)模且高速準確的數(shù)據(jù)計算能力。IEEE地球科學與遙感協(xié)會上海分會主席、IEEE高級會員徐豐教授提到：“火星探測時會收集到大量的火星軌道雷達數(shù)據(jù)，在分析火星地下地形變化時，還需要與周圍的地形、數(shù)據(jù)進行對比分析。”

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行來說是必不可少的。IEEE高級會員Claudio Sacchi和IEEE 會士 Marina Ruggieri認為，在進行太空探索時，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，當人們在日常生活中遇到困難經(jīng)常通過互聯(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，當他們在執(zhí)行任務(wù)的過程中遇到難題時，可以通過云計算技術(shù)快速獲取和處理數(shù)據(jù)的能力，來幫助他們解決問題。

而云計算以其高速而準確的信息處理能力、低運行成本以及高靈活性等優(yōu)點，有效解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)維護的問題，滿足了空間探測活動對計算能力的嚴格要求，為遠距離的數(shù)據(jù)傳輸搭建橋梁。應(yīng)用云計算技術(shù)，航天工作人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)和共享服務(wù)器來訪問、讀取和處理數(shù)據(jù)，即使遨游太空的空間探測器中，宇航員或自動化系統(tǒng)也能夠通過該技術(shù)獲取、分析、儲存、傳輸大量數(shù)據(jù)。

云計算“飛”向太空，任重道遠

據(jù)IEEE專家介紹，基于現(xiàn)階段技術(shù)發(fā)展的局限，云計算在空間探測中的應(yīng)用仍然面臨著物理距離帶來的挑戰(zhàn)。IEEE高級會員Alexander Wyglinski認為，“太空云計算”與我們平時用來儲存和共享信息的“云”之間的區(qū)別，主要在于“太空云計算”設(shè)備之間物理距離遠超一般云計算設(shè)備，這為數(shù)據(jù)傳輸帶來了一定的挑戰(zhàn)。具體而言，“太空云計算”需要連接各個設(shè)備，例如在月球上的設(shè)備、繞月球運行的飛行器，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，只有在極為強大的網(wǎng)絡(luò)才能夠使得數(shù)據(jù)成功傳輸。

IEEE 會士Karen Panetta提到，目前空間探測任務(wù)獲取的絕大部分數(shù)據(jù)仍需要被帶回地球進行存儲和處理。這種方式成本高且效率低，數(shù)據(jù)的傳輸還會引起高能耗。雖然在太空中會使用太陽能進行供電，但隨著工作量的增加，需要對設(shè)備進行非常頻繁的充電。要對從太空探測器和航天器收集的數(shù)據(jù)進行有效的遠距離傳輸和存儲方面進行創(chuàng)新，從而在降本增效，減少能源消耗。

Karen Panetta進一步預(yù)測，在未來太空云計算技術(shù)可以結(jié)合人工智能進行發(fā)展。人工智能可以通過智能分析和專業(yè)知識的捕獲來解決研究問題，這可以幫助降低太空云計算的能耗。也許有一天，人工智能強大的推理能力還能幫人類回答一些宇宙空間問題，例如某個星球是否具有生命跡象等等。

IEEE專家認為，云計算技術(shù)對于空間探索活動來說非常重要，它將革新太空探索活動中獲取、處理、存儲和傳輸數(shù)據(jù)的方式。未來，IEEE會協(xié)同全球科技專家繼續(xù)關(guān)注和深入研究工程科技在太空探索中的運用與發(fā)展，為人類社會推動科技創(chuàng)新、創(chuàng)造無限可能。