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云计算
2020/9/2 13:26

IEEE专家:云计算技术为空间探测活动带来新机遇

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在“新基建”政策扶持下,云计算作为“新基建”的数字化底座正在迎接新一波的发展浪潮。从医疗医药、教育科研到太空探索,云计算在多个领域都发挥着自己独特的作用,为数据的获取、处理、存储和传输带来颠覆性的影响。

今年7月以来,包括“天问一号”在内的多个火星探测器陆续成功发射,标志着人类的火星探测活动进入新的活跃期。针对探测火星、月球,建立太空站等空间探测活动,IEEE电气电子工程师学会专家认为云计算将是一项必不可少的技术。云计算能够应用于视频、卫星图像及海量数据的实时处理,帮助航天工作者更好地理解信息,完成航天探测任务。

云计算为太空探索带来新机遇

随着人类通过空间探测器对广袤宇宙空间不断进行探索,如何接收、处理、存储和传输空间探测器在执行任务的过程中获得的海量数据,对人类探索宇宙的目标提出了新的挑战。

以我国首个火星探测任务“天问一号”为例,“天问一号”承载着火星环绕、着陆、巡视的重要任务,其火星车上搭载了探地雷达和光学相机,可以对火星地下结构进行探测、获得火星地表图像,而这需要大规模且高速准确的数据计算能力。IEEE地球科学与遥感协会上海分会主席、IEEE高级会员徐丰教授提到:“火星探测时会收集到大量的火星轨道雷达数据,在分析火星地下地形变化时,还需要与周围的地形、数据进行对比分析。”

信息的快速获取对于宇航员的生命安全和航天器的正常运行来说是必不可少的。IEEE高级会员Claudio Sacchi和IEEE 会士 Marina Ruggieri认为,在进行太空探索时,无论是载人航天器中的宇航员,还是在航天器上作业的太空机器人,都需要获取足够的信息和知识来支撑他们完成任务。例如,当人们在日常生活中遇到困难经常通过互联网查找视频或文字教程来帮助解决问题。宇航员也是如此,当他们在执行任务的过程中遇到难题时,可以通过云计算技术快速获取和处理数据的能力,来帮助他们解决问题。

而云计算以其高速而准确的信息处理能力、低运行成本以及高灵活性等优点,有效解决了传统数据存储和数据维护的问题,满足了空间探测活动对计算能力的严格要求,为远距离的数据传输搭建桥梁。应用云计算技术,航天工作人员可以通过互联网和共享服务器来访问、读取和处理数据,即使遨游太空的空间探测器中,宇航员或自动化系统也能够通过该技术获取、分析、储存、传输大量数据。

云计算“飞”向太空,任重道远

据IEEE专家介绍,基于现阶段技术发展的局限,云计算在空间探测中的应用仍然面临着物理距离带来的挑战。IEEE高级会员Alexander Wyglinski认为,“太空云计算”与我们平时用来储存和共享信息的“云”之间的区别,主要在于“太空云计算”设备之间物理距离远超一般云计算设备,这为数据传输带来了一定的挑战。具体而言,“太空云计算”需要连接各个设备,例如在月球上的设备、绕月球运行的飞行器,飞往火星途中的探测器,地球上的设备以及木星周围的深空探测器等等,由于这些飞行器与飞行器之间、设备与设备之间的距离非常远,只有在极为强大的网络才能够使得数据成功传输。

IEEE 会士Karen Panetta提到,目前空间探测任务获取的绝大部分数据仍需要被带回地球进行存储和处理。这种方式成本高且效率低,数据的传输还会引起高能耗。虽然在太空中会使用太阳能进行供电,但随着工作量的增加,需要对设备进行非常频繁的充电。要对从太空探测器和航天器收集的数据进行有效的远距离传输和存储方面进行创新,从而在降本增效,减少能源消耗。

Karen Panetta进一步预测,在未来太空云计算技术可以结合人工智能进行发展。人工智能可以通过智能分析和专业知识的捕获来解决研究问题,这可以帮助降低太空云计算的能耗。也许有一天,人工智能强大的推理能力还能帮人类回答一些宇宙空间问题,例如某个星球是否具有生命迹象等等。

IEEE专家认为,云计算技术对于空间探索活动来说非常重要,它将革新太空探索活动中获取、处理、存储和传输数据的方式。未来,IEEE会协同全球科技专家继续关注和深入研究工程科技在太空探索中的运用与发展,为人类社会推动科技创新、创造无限可能。

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