云计算向太空扩展

面对滚滚而来的数字化浪潮，云计算作为数字化底座之一，正在迎来新一轮的发展机遇。与过去不同，云计算已经从传统的ICT行业开始向外拓展。从医疗行业到教育行业，再到太空探索领域，云计算开始在越来越多的行业颠覆数据的获取、处理、存储和传输方式，从而极大地提升效率。
太空探索领域应用云计算可谓适逢其时。一方面，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。另一方面，针对探测火星、月球以及建立太空站等空间探测活动，云计算大有可为。近期，IEEE专家在接受《人民邮电》报记者采访时表示：云计算将是太空探索领域一项必不可少的信息技术，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和处理信息，从而更高效地完成航天探测任务。

随着人类通过空间探测器对广袤的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过程中获得的海量数据，对人类提出了新的挑战。而应对海量数据的挑战，云计算显然是不二之选。

以我国首个火星探测器“天问一号”为例，其对计算能力的需求已经凸显。“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，可以对火星的地下结构进行探测、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高级会员徐丰教授表示：“进行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必不可少。IEEE高级会员 Claudio Sacchi 和IEEE会士Marina Ruggieri 一致认为，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时，一般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数据且进行数据处理，从而帮助他们更高效地解决问题。

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中存在的问题，满足了空间探测活动对计算能力的严苛要求，为远距离的数据传输搭建了桥梁。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访问、读取和处理数据。即使在遨游太空的空间探测器中，宇航员或自动化系统也能通过该技术获取、分析、存储、传输大量数据。

尽管云计算在太空探索中的价值凸显，但受限于现阶段的技术水平，云计算在空间探测中的应用仍然面临着物理距离上的挑战。

IEEE高级会员Alexander Wyglinski认为，“太空云计算”与我们平时存储和共享信息的云计算之间的区别，主要在于“太空云计算”设备之间的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。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支持下才能实现数据的成功传输。

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被带回地球进行存储和处理。这种方式成本高且效率低，同时数据的传输还会带来较高的能耗。虽然在太空中可以使用太阳能供电，但随着工作量的增加，需要对设备非常频繁地充电。与此相应，如何对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，成为下一步技术创新的重点，目的在于实现降本增效和减少能源消耗。

未来“太空云计算”技术可以结合人工智能实现新一轮的发展。Karen Panetta认为，人工智能可以通过智能分析和专业知识的捕获来研究和解决问题，从而帮助“太空云计算”降低能耗。“未来也许有一天，人工智能强大的推理能力还能帮助人类回答一些有关宇宙空间的问题，例如某个星球是否存在生命迹象等。”

IEEE专家表示，云计算技术对于空间探索活动来说非常重要，将为太空探索活动中获取、处理、存储和传输数据的方式带来全新变革。未来，IEEE将协同全球科技业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，为人类社会的科技创新创造无限可能。