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云计算也可以“上天”专家:太空云计算有望提升极端天气应对效率

时间:2023-02-06 12:55:39 | 浏览:1383

近期,极端天气不由分说地闯入世界各国人民的生活。重庆山火、成都限电让许多人被迫迎接“烤验”;美国东北部多州遭遇严重干旱,纽约州部分地区出台了限制用水措施;巴基斯坦经历了有史以来最为严重的洪涝灾害,全境三分之一被洪水侵袭。我们该如何利用科技的

近期,极端天气不由分说地闯入世界各国人民的生活。

重庆山火、成都限电让许多人被迫迎接“烤验”;美国东北部多州遭遇严重干旱,纽约州部分地区出台了限制用水措施;巴基斯坦经历了有史以来最为严重的洪涝灾害,全境三分之一被洪水侵袭。

我们该如何利用科技的手段,更好地应对“天灾”?太空云计算技术在努力回答这个问题。

今年入夏以来,北京邮电大学计算机学院副院长、“天算星座”首席科学家王尚广教授感到自己科研工作的紧迫性越来越强了。他注意到我国南方不少省份高温干旱,造成了一系列严重后果,比如干旱导致洞庭湖、鄱阳湖等大面积蒸发,有网友调侃这些湖泊“瘦成”了一条闪电,研究卫星的王尚广觉得,应该尽快完善卫星对极端天气的监测。

他说,多光谱遥感卫星通过地面不同反射光波段识别地面、山体、湖泊等,进而可以检测湖泊面积变化,以及利用云层密度信息可以判断降水量情况等。但这些监测技术一般都局限于灾害发生后的感知阶段。

他认为,必须高效预测发现和预警极端灾害的发生,才能最大限度减少灾害的影响,“比如最近重庆和四川降水少导致水力发电短缺现象,如果能够及时被预警,就可以提前布局其他方式保障电力供应”。

王尚广说,北京邮电大学和华为云等单位共建研发的“天算星座”卫星,未来就准备在极端天气预测方面进行应用,而这离不开太空云计算技术的支撑。他表示,传统天气预报通常经过气象观测、数据收集、数据加工以及分析整合4个阶段。太空云计算技术支持卫星云图的在轨智能处理,通过定制化算法提高天气数据捕获效率,最终提升天气预报的时效性和准确性。

他解释,要提前高效预测极端天气并进行预警决策,需要卫星大数据、人工智能、云计算、5G等技术的结合,这些需求在一定程度上催生了近年来太空智能云计算技术的发展。

正如现如今我们需要用智能手机处理海量信息和数据,卫星的“工作压力”也越来越大,因此让卫星变“聪明”以满足更高的使用需求,势在必行。华为云首席技术官张宇昕介绍,通俗来说,太空云计算就是一种致力于让卫星变“聪明”的技术,“相当于把卫星从‘小灵通’变成了‘智能机’”。

王尚广说,随着遥感卫星数据采集技术的快速发展和太空网络传输能力的增强,我们有更多手段利用海量多源的遥感数据。天算星座与华为云合作打造的云原生卫星大数据处理系统,就“聪明”在可以通过对海量遥感影像的在轨处理,提前过滤掉无用的影像数据,大幅提高遥感影像的使用效率、降低数据分析的响应时间,从而在应对极端天气或自然灾害时实现科学判断与精准决策。

他介绍,目前“天算星座”已进入快速部署阶段,预计天算星座一期2023年秋季正式运行。2021年12月,搭载“天算星座”计算平台的试验卫星“宝酝号”开始在轨稳定运行,并对太空云计算相关技术实施了验证。测试数据表明,通过卫星与地面站协同推理,卫星计算精度提升了50%以上,回传数据量可减少90%。

是什么让卫星变“聪明”的?

王尚广说,一方面,太空云计算技术加速促进了卫星数据的大规模利用,支持人工智能算法的快速部署与在轨更新,这样就减少了不必要数据的回传下发,或将部分数据预处理过程在端侧完成,同时保证卫星端侧数据的安全,进而实现大规模低轨星座数据的高效共享利用。

另一方面,太空云计算让星地连成“一朵云”,让卫星的应用管理和部署不再复杂,比如,通过对卫星计算平台以及地面测控中心的软件化改造,可以整合卫星数据与地面算力,提供实时在线、按需、可扩展的图像处理功能,向全球用户社区提供图像产品和可视化工具,最终促进新算法和处理工具的快速集成和部署,将遥感数据与预期的最终用户直接联系起来。

8月底,王尚广团队对“天算星座”的研发取得了进一步进展——跨星地链路的QUIC协议实验成功,“与传统星地链路相比,星地应用平均响应时间缩短两倍、星地链路传输效率提升30%”。

他说,这一成果意味着将为未来星载6G核心网系统协议提供一种新的潜在可选方案,也将为未来星载多样化应用提供更高效的传输服务,进一步为太空云计算技术发展奠定技术基础。

王尚广期待,“聪明”的卫星可以精准、高效地抓住极端天气的前兆,及时辅助人们作出应对决策。

同时他表示,太空云计算技术的应用还可以拓展到农作物精准生产、交通车辆运行规划、露天采矿、金融保险等与百姓生活息息相关的诸多领域。

甚至他还指出,太空云计算是进行外太空探索的一把金钥匙,可以让卫星帮助科学家实现在太空环境中的第一手实验分析。(记者 张茜)

来源:中国青年报

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