前不久,马斯克申请发射100万颗卫星构建太空数据中心的新闻引发热议,太空计算这一前沿领域迎来前所未有的关注。
太空计算,是指将数据处理、存储、智能分析与决策能力部署在卫星、空间站等太空轨道平台的新兴计算范式。“目前对其尚无全球统一的学术标准定义,但核心内涵高度一致——把地面数据中心的核心功能迁移到天基,构建分布式在轨计算节点,最终实现天数天算,即数据在太空采集、太空处理、太空决策。
目前,卫星都是在太空采集数据传回地面处理。一颗满负荷运行的卫星能产生海量数据,但最终传回地面的数据不足10%。“地面站主要建在本土,卫星只能在‘路过’地面站的时候回传数据。过站时间有限,因此大量数据会被积压。”北京邮电大学计算机学院院长、天算星座首席科学家王尚广分析说。
对于单个地面接收站而言,卫星数据回传的有效通信窗口期通常在10分钟左右。但现在,超高分辨率遥感卫星单次生成的原始影像数据量可达几百GB(千兆字节),高速传输需要几十分钟;若受大气干扰或带宽受限,时间则会更长。在轨处理数据并高效回传所需结果,将极大提升数据含金量。”
与此同时,全球对算力的需求呈指数级增长,地面数据中心面临能耗、土地和散热等瓶颈。北京理工大学发布的报告显示,未来五年,全国数据中心用电量年均增速将达20%,远超全社会用电量增速。
太空环境成为解决地面算力“能源焦虑”的理想之地:首先,太空中没有大气层遮挡,太阳能取之不尽,且利用效率高。其次,地面数据中心40%的能耗用于服务器散热。而太空拥有极低温的真空环境,可以大幅降低冷却能耗。”
把计算中心部署到太空,可以构建全覆盖、低成本、可持续的人工智能太空基础设施,将高能耗的算力产业转化为绿色产业。更关键的是,太空计算能大幅提升数据的处理效率,实现从‘天数地算’到‘天数天算’的变革,满足各类场景对低延迟、高实时性数据的需求。