近期，極端天氣不由分說地闖入世界各國人民的生活。

　　重慶山火、成都限電讓許多人被迫迎接“烤驗(yàn)”；美國東北部多州遭遇嚴(yán)重干旱，紐約州部分地區(qū)出臺了限制用水措施；巴基斯坦經(jīng)歷了有史以來最為嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，全境三分之一被洪水侵襲。

　　我們該如何利用科技的手段，更好地應(yīng)對“天災(zāi)”？太空云計(jì)算技術(shù)在努力回答這個(gè)問題。

　　今年入夏以來，北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院副院長、“天算星座”首席科學(xué)家王尚廣教授感到自己科研工作的緊迫性越來越強(qiáng)了。他注意到我國南方不少省份高溫干旱，造成了一系列嚴(yán)重后果，比如干旱導(dǎo)致洞庭湖、鄱陽湖等大面積蒸發(fā)，有網(wǎng)友調(diào)侃這些湖泊“瘦成”了一條閃電，研究衛(wèi)星的王尚廣覺得，應(yīng)該盡快完善衛(wèi)星對極端天氣的監(jiān)測。

　　他說，多光譜遙感衛(wèi)星通過地面不同反射光波段識別地面、山體、湖泊等，進(jìn)而可以檢測湖泊面積變化，以及利用云層密度信息可以判斷降水量情況等。但這些監(jiān)測技術(shù)一般都局限于災(zāi)害發(fā)生后的感知階段。

　　他認(rèn)為，必須高效預(yù)測發(fā)現(xiàn)和預(yù)警極端災(zāi)害的發(fā)生，才能最大限度減少災(zāi)害的影響，“比如最近重慶和四川降水少導(dǎo)致水力發(fā)電短缺現(xiàn)象，如果能夠及時(shí)被預(yù)警，就可以提前布局其他方式保障電力供應(yīng)”。

　　王尚廣說，北京郵電大學(xué)和華為云等單位共建研發(fā)的“天算星座”衛(wèi)星，未來就準(zhǔn)備在極端天氣預(yù)測方面進(jìn)行應(yīng)用，而這離不開太空云計(jì)算技術(shù)的支撐。他表示，傳統(tǒng)天氣預(yù)報(bào)通常經(jīng)過氣象觀測、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)加工以及分析整合4個(gè)階段。太空云計(jì)算技術(shù)支持衛(wèi)星云圖的在軌智能處理，通過定制化算法提高天氣數(shù)據(jù)捕獲效率，最終提升天氣預(yù)報(bào)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。

　　他解釋，要提前高效預(yù)測極端天氣并進(jìn)行預(yù)警決策，需要衛(wèi)星大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、5G等技術(shù)的結(jié)合，這些需求在一定程度上催生了近年來太空智能云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展。

　　正如現(xiàn)如今我們需要用智能手機(jī)處理海量信息和數(shù)據(jù)，衛(wèi)星的“工作壓力”也越來越大，因此讓衛(wèi)星變“聰明”以滿足更高的使用需求，勢在必行。華為云首席技術(shù)官張宇昕介紹，通俗來說，太空云計(jì)算就是一種致力于讓衛(wèi)星變“聰明”的技術(shù)，“相當(dāng)于把衛(wèi)星從‘小靈通’變成了‘智能機(jī)’”。

　　王尚廣說，隨著遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集技術(shù)的快速發(fā)展和太空網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的增強(qiáng)，我們有更多手段利用海量多源的遙感數(shù)據(jù)。天算星座與華為云合作打造的云原生衛(wèi)星大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，就“聰明”在可以通過對海量遙感影像的在軌處理，提前過濾掉無用的影像數(shù)據(jù)，大幅提高遙感影像的使用效率、降低數(shù)據(jù)分析的響應(yīng)時(shí)間，從而在應(yīng)對極端天氣或自然災(zāi)害時(shí)實(shí)現(xiàn)科學(xué)判斷與精準(zhǔn)決策。

　　他介紹，目前“天算星座”已進(jìn)入快速部署階段，預(yù)計(jì)天算星座一期2023年秋季正式運(yùn)行。2021年12月，搭載“天算星座”計(jì)算平臺的試驗(yàn)衛(wèi)星“寶醞號”開始在軌穩(wěn)定運(yùn)行，并對太空云計(jì)算相關(guān)技術(shù)實(shí)施了驗(yàn)證。測試數(shù)據(jù)表明，通過衛(wèi)星與地面站協(xié)同推理，衛(wèi)星計(jì)算精度提升了50%以上，回傳數(shù)據(jù)量可減少90%。

　　是什么讓衛(wèi)星變“聰明”的？

　　王尚廣說，一方面，太空云計(jì)算技術(shù)加速促進(jìn)了衛(wèi)星數(shù)據(jù)的大規(guī)模利用，支持人工智能算法的快速部署與在軌更新，這樣就減少了不必要數(shù)據(jù)的回傳下發(fā)，或?qū)⒉糠謹(jǐn)?shù)據(jù)預(yù)處理過程在端側(cè)完成，同時(shí)保證衛(wèi)星端側(cè)數(shù)據(jù)的安全，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模低軌星座數(shù)據(jù)的高效共享利用。

　　另一方面，太空云計(jì)算讓星地連成“一朵云”，讓衛(wèi)星的應(yīng)用管理和部署不再復(fù)雜，比如，通過對衛(wèi)星計(jì)算平臺以及地面測控中心的軟件化改造，可以整合衛(wèi)星數(shù)據(jù)與地面算力，提供實(shí)時(shí)在線、按需、可擴(kuò)展的圖像處理功能，向全球用戶社區(qū)提供圖像產(chǎn)品和可視化工具，最終促進(jìn)新算法和處理工具的快速集成和部署，將遙感數(shù)據(jù)與預(yù)期的最終用戶直接聯(lián)系起來。

　　8月底，王尚廣團(tuán)隊(duì)對“天算星座”的研發(fā)取得了進(jìn)一步進(jìn)展——跨星地鏈路的QUIC協(xié)議實(shí)驗(yàn)成功，“與傳統(tǒng)星地鏈路相比，星地應(yīng)用平均響應(yīng)時(shí)間縮短兩倍、星地鏈路傳輸效率提升30%”。

　　他說，這一成果意味著將為未來星載6G核心網(wǎng)系統(tǒng)協(xié)議提供一種新的潛在可選方案，也將為未來星載多樣化應(yīng)用提供更高效的傳輸服務(wù)，進(jìn)一步為太空云計(jì)算技術(shù)發(fā)展奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

　　王尚廣期待，“聰明”的衛(wèi)星可以精準(zhǔn)、高效地抓住極端天氣的前兆，及時(shí)輔助人們作出應(yīng)對決策。

　　同時(shí)他表示，太空云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用還可以拓展到農(nóng)作物精準(zhǔn)生產(chǎn)、交通車輛運(yùn)行規(guī)劃、露天采礦、金融保險(xiǎn)等與百姓生活息息相關(guān)的諸多領(lǐng)域。

　　甚至他還指出，太空云計(jì)算是進(jìn)行外太空探索的一把金鑰匙，可以讓衛(wèi)星幫助科學(xué)家實(shí)現(xiàn)在太空環(huán)境中的第一手實(shí)驗(yàn)分析。