Υπολογιστική στο διάστημα: Μεταφέροντας τα κέντρα δεδομένων σε τροχιά

Του Γουάνγκ Τζενγκ, Λαϊκή Ημερησία

Η φωτογραφία απεικονίζει τον πρώτο πιλοτικό τεχνολογικό δορυφόρο επίδειξης του Αστερισμού Tiansuan, που αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο Ταχυδρομείων και Τηλεπικοινωνιών του Πεκίνου. (Φωτογραφία ευγενική προσφορά του Πανεπιστημίου Ταχυδρομείων και Τηλεπικοινωνιών του Πεκίνου)

Η Κίνα επιταχύνει την ανάπτυξη της υπολογιστικής στο διάστημα — μιας αναδυόμενης τεχνολογίας που στοχεύει στη μεταφορά της υπολογιστικής ισχύος από τη Γη σε τροχιά. Αν και κάποτε θεωρούνταν μια φουτουριστική ιδέα, σήμερα εισέρχεται στο στάδιο της επαλήθευσης σε πραγματικές συνθήκες και της πραγματικής εφαρμογής.

Νωρίτερα φέτος, η εμπορική αεροδιαστημική εταιρεία Adaspace Technology Co., Ltd. (ADAspace), σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Jiao Tong της Σαγκάης, χρησιμοποίησε με επιτυχία υπολογιστική ισχύ που βρίσκεται στο διάστημα για τον έλεγχο ενός επίγειου ρομπότ.

Κατά τη διάρκεια της επίδειξης, ένας χρήστης έδωσε εντολές σε φυσική γλώσσα από το έδαφος. Ένα μεγάλο μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης (AI), το οποίο είχε αναπτυχθεί σε έναν δορυφόρο σε τροχιά επεξεργάστηκε το αίτημα, μετέδωσε τις οδηγίες μέσω μιας ζεύξης επικοινωνίας μεταξύ διαστήματος και εδάφους και καθοδήγησε το ρομπότ ώστε να ολοκληρώσει τις προκαθορισμένες εργασίες.

Η επίδειξη αυτή αποτέλεσε ένα ακόμη σημαντικό ορόσημο στις προσπάθειες της Κίνας να δημιουργήσει μια υποδομή υπολογιστικής ισχύος στο διάστημα. Γιατί είναι απαραίτητο ένα τέτοιο σύστημα και πώς σχεδιάζει η Κίνα να προωθήσει την ανάπτυξή του; Η Λαϊκή Ημερησία συνομίλησε με ειδικούς προκειμένου να διερευνήσει αυτά τα ερωτήματα.

«Η υπολογιστική στο διάστημα αναφέρεται σε μια υποδομή διαστημικών πληροφοριών που δημιουργείται μέσω της ανάπτυξης υπολογιστικών συστημάτων, αποθηκευτικών δυνατοτήτων δεδομένων και εγκαταστάσεων επικοινωνίας υψηλής ταχύτητας σε τροχιά, ενσωματώνοντας δυνατότητες υπολογισμού, αποθήκευσης και μετάδοσης δεδομένων», δήλωσε ο Χε Μπαοχόνγκ, επικεφαλής μηχανικός στην Κινεζική Ακαδημία Τεχνολογίας Πληροφοριών και Επικοινωνιών (CAICT).

Η ανάπτυξη της υπολογιστικής στο διάστημα προωθείται από τρεις βασικές και επείγουσες ανάγκες.

Η πρώτη αφορά το διευρυνόμενο χάσμα μεταξύ της ραγδαίας αύξησης της ζήτησης για υπολογιστική ισχύ και των περιορισμών που σχετίζονται με τους ενεργειακούς πόρους.

Ο Γκουό Λιανγκ, επικεφαλής μηχανικός στο Ινστιτούτο Έρευνας Υπολογιστικού Νέφους και Μεγάλων Δεδομένων της Κινεζικής Ακαδημίας Τεχνολογίας Πληροφοριών και Επικοινωνιών (CAICT), δήλωσε ότι η ταχεία ανάπτυξη της παραγωγικής τεχνητής νοημοσύνης έχει οδηγήσει σε εκθετική αύξηση της ζήτησης για υπολογιστική ισχύ. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, τα κέντρα δεδομένων της Κίνας κατανάλωσαν 196 δισεκατομμύρια κιλοβατώρες ηλεκτρικής ενέργειας το 2025.

Τα επίγεια κέντρα δεδομένων αντιμετωπίζουν ολοένα και μεγαλύτερους περιορισμούς λόγω της υψηλής ενεργειακής κατανάλωσης, του αυξανόμενου κόστους ψύξης και της περιορισμένης διαθεσιμότητας γης. Αξιοποιώντας την άφθονη ηλιακή ενέργεια στο διάστημα για συνεχή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, η υπολογιστική στο διάστημα προσφέρει μια νέα προσέγγιση για την αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων.

Η δεύτερη κινητήρια δύναμη είναι η αυξανόμενη ανάγκη για ταχύτερη επεξεργασία δεδομένων.

Παραδοσιακά, τα δορυφορικά δεδομένα ακολουθούν μια διαδικασία «συλλογή, μετάδοση και στη συνέχεια επεξεργασία». Αυτό σημαίνει ότι η απόκτηση αξιοποιήσιμων δεδομένων τηλεπισκόπησης συχνά απαιτεί αρκετές ώρες. Σε εφαρμογές όπως η πρόληψη δασικών πυρκαγιών, η αντιμετώπιση πλημμυρών και η προστασία θαλάσσιων δικαιωμάτων, κάθε λεπτό έχει σημασία.

Ο Γουάνγκ Σανγκουάνγκ, κοσμήτορας της Σχολής Επιστήμης Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Ταχυδρομείων και Τηλεπικοινωνιών του Πεκίνου, δήλωσε ότι η ομάδα του χρησιμοποιεί τον Αστερισμό Tiansuan, ο οποίος αξιοποιεί τεχνητή νοημοσύνη ενσωματωμένη στους δορυφόρους για την άμεση επεξεργασία δεδομένων σε τροχιά. Με αυτόν τον τρόπο, οι κρίσιμες πληροφορίες σχετικά με συγκεκριμένους στόχους μπορούν να μεταδοθούν στη Γη μέσα σε λίγα λεπτά.

Σε σενάρια αντιμετώπισης εκτάκτων αναγκών, η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να μετατρέψει τη διαχείριση καταστροφών από μια διαδικασία διάσωσης μετά την καταστροφή σε ένα σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης πριν από την καταστροφή.

Ο τρίτος παράγοντας είναι η στρατηγική σημασία των διαστημικών πόρων σε τροχιά και του ραδιοφάσματος, τα οποία είναι και τα δύο περιορισμένα και μη ανανεώσιμα.

Καθώς οι χώρες ανταγωνίζονται για αυτούς τους στρατηγικούς πόρους, η ανάπτυξη της υπολογιστικής στο διάστημα έχει καταστεί όχι μόνο βιομηχανική προτεραιότητα, αλλά και σημαντικό στοιχείο των ψηφιακών υποδομών και της ασφάλειας.

Η φωτογραφία απεικονίζει τον πρώτο δορυφορικό αστερισμό στο πλαίσιο του δικτύου «Star-Compute» της Adaspace Technology Co., Ltd. (Φωτογραφία ευγενική προσφορά της Adaspace Technology Co., Ltd.)

Ο Γκουό Λιανγκ δήλωσε ότι η ανάπτυξη της υπολογιστικής στο διάστημα μπορεί να χωριστεί σε τρία στάδια.

Το πρώτο στάδιο αφορά την υπολογιστική μέσω μεμονωμένων δορυφόρων. Μεμονωμένοι δορυφόροι εξοπλίζονται με μονάδες υπολογιστικής τεχνητής νοημοσύνης (AI) συγκεκριμένης υπολογιστικής ισχύος, ώστε να πραγματοποιούν προκαταρκτική επεξεργασία εικόνων τηλεπισκόπησης, όπως φιλτράρισμα δεδομένων, αφαίρεση νεφών και αναγνώριση στόχων, πριν από τη μετάδοση των χρήσιμων δεδομένων πίσω στη Γη.

Το δεύτερο στάδιο είναι η δικτύωση δορυφορικού αστερισμού, κατά την οποία πολλαπλοί δορυφόροι συνδέονται μέσω ζεύξεων επικοινωνίας μεταξύ δορυφόρων, δημιουργώντας ένα διαστημικό τοπικό δίκτυο. Αυτό επιτρέπει τη κατανεμημένη υπολογιστική, τη δυναμική κατανομή πόρων και τη συνεργατική επεξεργασία εργασιών μεταξύ διαφορετικών δορυφόρων.

Το τελικό στάδιο είναι η δημιουργία ενός διαστημικού υπολογιστικού δικτύου, στο οποίο ειδικά σχεδιασμένοι υπολογιστικοί κόμβοι μεγάλης κλίμακας αναπτύσσονται σε τροχιά, σχηματίζοντας συστοιχίες υπολογιστικής στο διάστημα. Με αυτόν τον τρόπο καθίσταται δυνατή η απρόσκοπτη ενοποίηση των υπολογιστικών πόρων που βρίσκονται στο διάστημα με τους αντίστοιχους επίγειους υπολογιστικούς πόρους.

Η βιομηχανία υπολογιστικής στο διάστημα της Κίνας έχει πλέον περάσει από το στάδιο της θεωρητικής έρευνας στο στάδιο της πρακτικής επαλήθευσης σε τροχιά και της αρχικής ανάπτυξης δορυφορικών δικτύων υπολογιστικής ισχύος.

Η τεχνολογική επαλήθευση έχει επιτύχει σημαντικές τεχνολογικές προόδους. Η Κίνα έχει ολοκληρώσει δοκιμές σε τροχιά που περιλαμβάνουν πολλαπλούς δορυφόρους και έχει εκτοξεύσει με επιτυχία αρκετούς πειραματικούς δορυφόρους εξοπλισμένους με ωφέλιμα φορτία υπολογιστικής στην άκρη του δικτύου, επιβεβαιώνοντας τη δυνατότητα χρήσης εξαρτημάτων εμπορικού τύπου στο διάστημα.

Παράλληλα, έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο στις επικοινωνίες μεταξύ δορυφόρων, καθώς ζεύξεις επικοινωνίας λέιζερ που αναπτύχθηκαν ανεξάρτητα από την Κίνα έχουν ολοκληρώσει δοκιμές μετάδοσης δεδομένων υψηλής ταχύτητας μεταξύ πολλαπλών δορυφόρων.

Η ανάπτυξη δορυφορικών αστερισμών εισέρχεται σε μια περίοδο ταχείας επέκτασης. Οι ευρυζωνικοί αστερισμοί χαμηλής τροχιάς της Γης, συμπεριλαμβανομένου του Αστερισμού Qianfan, έχουν εισέλθει σε κανονική επιχειρησιακή φάση εκτοξεύσεων. Μια νέα γενιά δορυφόρων σχεδιάζεται με προβλεπόμενη δυνατότητα ενσωμάτωσης υπολογιστικών ωφέλιμων φορτίων, θέτοντας τις βάσεις για την ενοποίηση δυνατοτήτων επικοινωνίας, πλοήγησης και τηλεπισκόπησης.

Η ADAspace έχει παρουσιάσει ένα σχέδιο που προβλέπει την ανάπτυξη ενός δικτύου αποτελούμενου από 2.800 υπολογιστικούς δορυφόρους. Η GalaxySpace, κορυφαίος πάροχος λύσεων δορυφορικού διαδικτύου και κατασκευαστής δορυφόρων, έχει ήδη εκτοξεύσει περισσότερους από 40 δορυφόρους και αναπτύσσει μια πλατφόρμα δορυφόρων τρίτης γενιάς ειδικά σχεδιασμένη για εφαρμογές υπολογιστικής στο διάστημα.

Παράλληλα, διαμορφώνεται ένα ολοκληρωμένο βιομηχανικό οικοσύστημα. Έχουν ήδη ιδρυθεί οργανισμοί όπως η Επαγγελματική Επιτροπή Υπολογιστικής στο Διάστημα και το Ερευνητικό Ινστιτούτο Ευφυούς Υπολογιστικής Διαστήματος του Πεκίνου, ενώ το Κέντρο Καινοτομίας Υπολογιστικής Διαστήματος του Πεκίνου έχει επισήμως τεθεί σε λειτουργία.

Η Κίνα έχει επίσης δημοσιεύσει έναν κατάλογο με 10 έργα προτεραιότητας που στοχεύουν σε βασικές τεχνολογίες για την υπολογιστική στο διάστημα. Περισσότερες από 10 κορυφαίες εταιρείες, μεταξύ των οποίων οι LandSpace, GalaxySpace, ZTE και BOE, συμμετέχουν σε αυτή την προσπάθεια, καλύπτοντας ολόκληρη την αλυσίδα της βιομηχανίας — από δορυφορικές πλατφόρμες, τσιπ και υπολογιστικά φορτία, έως δικτυακές υποδομές, λογισμικό και εφαρμογές.

Τα σενάρια εφαρμογής εξελίσσονται από την απλή λειτουργική διαθεσιμότητα προς την ανώτερη χρηστικότητα και αποδοτικότητα. Η υπολογιστική στο διάστημα έχει σημειώσει τα πρώτα βήματα εμπορικής αξιοποίησης τόσο σε καταναλωτικούς όσο και σε βιομηχανικούς τομείς.

Σε εφαρμογές αντιμετώπισης εκτάκτων αναγκών, όπως η πρόληψη δασικών πυρκαγιών και η διαχείριση πλημμυρών, τα δεδομένα τηλεπισκόπησης που επεξεργάζονται μέσω υπολογιστικών συστημάτων σε τροχιά επιτρέπουν τη διανομή πληροφοριών για καταστροφές μέσα σε λίγα λεπτά, δημιουργώντας έναν αρχικό ολοκληρωμένο εμπορικό κύκλο εφαρμογής.

«Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα της Κίνας βρίσκεται στην ικανότητά της να συντονίζει πόρους σε ολόκληρη την αλυσίδα της βιομηχανίας», δήλωσε ο Γκουό Λιανγκ.

Αξιοποιώντας τη ισχυρή βιομηχανική της βάση και την τεράστια εγχώρια αγορά της, η Κίνα ακολουθεί μια αναπτυξιακή πορεία που ενσωματώνει σε βάθος τις επικοινωνίες, την πλοήγηση, την τηλεπισκόπηση και την υπολογιστική ισχύ σε πολυλειτουργικούς δορυφορικούς αστερισμούς.