當前，面對滾滾而來的數(shù)字化浪潮，云計算作為數(shù)字化底座之一，正在迎來新一輪的發(fā)展機遇。與過去不同，云計算已經(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。

太空探索領(lǐng)域應(yīng)用云計算可謂適逢其時。一方面，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。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，云計算大有可為。近期，IEEE專家在接受《人民郵電》報記者采訪時表示：云計算將是太空探索領(lǐng)域一項必不可少的信息技術(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和處理信息，從而更高效地完成航天探測任務(wù)。

云計算助力太空探索

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)，云計算顯然是不二之選。

以我國首個火星探測器“天問一號”為例，其對計算能力的需求已經(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和光學相機，可以對火星的地下結(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高級會員徐豐教授表示：“進行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必不可少。IEEE高級會員 Claudio Sacchi 和IEEE會士Marina Ruggieri 一致認為，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時，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)快速獲取數(shù)據(jù)且進行數(shù)據(jù)處理，從而幫助他們更高效地解決問題。

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)維護中存在的問題，滿足了空間探測活動對計算能力的嚴苛要求，為遠距離的數(shù)據(jù)傳輸搭建了橋梁。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)。

云計算應(yīng)對距離挑戰(zhàn)

盡管云計算在太空探索中的價值凸顯，但受限于現(xiàn)階段的技術(shù)水平，云計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認為，“太空云計算”與我們平時存儲和共享信息的云計算之間的區(qū)別，主要在于“太空云計算”設(shè)備之間的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。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)支持下才能實現(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)獲取的絕大部分數(shù)據(jù)仍需被帶回地球進行存儲和處理。這種方式成本高且效率低，同時數(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)進行有效的遠距離傳輸和存儲，成為下一步技術(shù)創(chuàng)新的重點，目的在于實現(xiàn)降本增效和減少能源消耗。

未來“太空云計算”技術(shù)可以結(jié)合人工智能實現(xiàn)新一輪的發(fā)展。Karen Panetta認為，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“太空云計算”降低能耗。“未來也許有一天，人工智能強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，例如某個星球是否存在生命跡象等?！?

IEEE專家表示，云計算技術(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用與發(fā)展，為人類社會的科技創(chuàng)新創(chuàng)造無限可能。