華為雲讓衛星“會思考”

12月10日， “天算

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”先導技術試驗衛星在軌穩定執行。“天算

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”是一個服務於國家重大戰略需求和國際科技前沿探索的衛星計劃。作為“天算

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”的合作共建單位， 華為雲聯合北京郵電大學將雲原生邊緣計算與衛星系統無縫結合，形成“空地一體”的數字基礎設施。

從此以後，衛星不再是太空中“孤獨”的勇士，地面資料中心中成百上千的資源將形成“軍團”，陪同衛星一起“暢遊寰宇”。

“天算星座”先導技術試驗衛星

“天算

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”雖然對大部分人而言有些陌生，但它的存在卻對人類有重要積極影響。“天算

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”是由北京郵電大學深圳研究生院與天儀研究院共同發起的一項“空天計算”計劃，該計劃以“面向國家需求，瞄準國際前沿，立足產學研用，堅持開放開源、 爭創國際領先”為目標，致力於實現衛星系統的智慧化、服務化、開放化，為為我國構建智慧化綜合性數字資訊基礎設施開展前期探索，為我國6G、衛星網際網路等技術發展提供支撐。

“天算星座”計劃

作為一個開放開源的空天計算在軌實驗平臺，“天算

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”需要承載大量的科研應用，每個科研任務都需要使用大量的CPU進行計算，如何在有限的空間內塞入無限的CPU資源，成為“天算

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”急需解決的重大問題。經過長達半年的研究，北京郵電大學與華為雲合作， 將KubeEdge與衛星系統結合，實現了地面資料中心與衛星系統的無縫融合，將資料中心中海量的CPU“發射上了太空”，透過KubeEdge的邊雲協同AI子專案Sedna讓衛星具備了“思考”的能力。

測試資料表明，透過衛星與地面站協同推理，計算精度提升了50%以上，衛星迴傳資料量可減少90%。

與此同時，“結合北郵開發的衛星網路系統、基礎通訊元件，可為空間實驗提供按需使用的計算能力和分散式AI計算能力，有效降低空間計算實驗門檻。”‘天算

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’首席科學家、北京郵電大學教授王尚廣解釋道。

在過去，衛星應用面臨傳輸資料量大、應急響應時間長、升級困難三座大山。

以衛星在洪水防災減災領域的應用為例，在過去，受限於衛星上計算能力，無法直接分析高畫質影象，衛星需要將拍攝的衛星高畫質影象回傳到地面，在地面的資料中心中運用AI演算法進行雲層檢測和水域分析。大量的無效影象資料（例如雲雪覆蓋超過50%、無水域地區等）的回傳一方面浪費了通訊頻寬，另外一方面也增加了AI分析的工作量，造成應急響應時間的延長。在雲原生邊緣計算的幫助下， 衛星可以先透過AI演算法對圖片進行預處理，只傳輸有效資料到地面資料中心，降低資料傳輸壓力。同時，聯動華為雲地理智慧體高精度AI演算法和華為云云搜尋服務的大資料處理能力，對接收到的資料進行二次計算，完成水域提取、歷史資料對比、監測報告生成等環節，實現應急響應時長從1天到1小時。

同時，依託KubeEdeg的雲原生應用編排和管理能力以及Sedna的終身學習能力，系統可以不斷最佳化衛星上的預處理邏輯，或者給衛星增加新的能力，幫助衛星智慧不斷進化。

華為雲智慧邊緣計算團隊的高階工程師告訴記者，從實驗室到最終衛星的成型中間經過了半年多的時間。這不僅因為衛星的專案管理有著相比於普通軟體近乎於嚴苛的穩定性要求，為了保障計算平臺的穩定執行，其中每個環節都要進行反覆驗證，而且，由於計算平臺整體的軟硬體設計改動較大，在整星出廠前，團隊做了近百次的各類穩定性測試。

例如，衛星進入太空，沒有空氣對流的真空環境對時間、空間方面的散熱問題都提出了嚴格要求。對此，時間上，華為雲的雲原生邊緣計算任務需要精準確定執行時間，防止載荷過熱；空間上，該計算平臺需要加入熱設計的考量，防止星內積熱。

再比如，團隊還遇到了計算平臺與衛星的適配性難題。為了保障整星的重量、空間、儲存、能耗等效能指標符合要求，團隊又根據衛星設計要求，對計算平臺的基礎軟體、應用軟體、搭載軟體等進行了在軌計算時間分配和資源排程等最佳化設計。

此次試驗衛星的穩定執行，是華為云云原生邊緣計算在空天計算領域的一次成功嘗試。未來，依託於分散式雲原生的優勢，華為雲將為空天計算領域帶來更多價值。

資源高效是其一，對衛星上的計算資源進行統一的管理和排程將提升計算資源的使用效率；應用敏捷是其二，它可以按需部署、升級應用，提供全方位、視覺化的的應用運維能力，降低應用開發運維成本；業務智慧是其三，衛星應用和雲端應用協同聯動，可快速延伸公有云已有AI智慧能力到衛星，中心雲和衛星系統在資料系統上的聯動，可提升衛星的計算能力；安全可信是其四，安全的資料通道支援資料加密傳輸，將保證資料安全。

華為雲CTO張宇昕表示：“華為雲始終積極投身雲原生開源社群建設，支援科研領域的前沿創新。‘天算

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’計算平臺是業界首次在太空驗證雲原生雲邊一體，它也意味著雲原生廣闊的適用性。”

在進入空天計算領域之前，華為云云原生邊緣計算已經基於前述基礎能力廣泛應用於金融、交通、政務等多個領域，幫助解決道路擁堵、辦公場地智慧管理、施工精準化等問題。

例如全國高速路網上已投入使用的27000套ETC龍門架正是藉助了華為雲，目前已支撐全國14萬多公里高速公路的執行和管理，使省界通行速度平均提升13%，高速收費業務效率提升10倍以上。

隨著雲原生技術更為廣泛的應用，各行各業已深刻認識到雲原生是數字化轉型的必由之路。在此趨勢下，華為雲率先提出雲原生2。0，鼓勵企業雲化從“ON CLOUD”走向“IN CLOUD”，從以資源為中心轉為以應用為中心，讓業務生於雲、長於雲。雲原生對於數字化轉型的意義，已經不僅僅是技術變革，更引發架構方案、生產方式、思維模式、商業模式等一系列的變化。本著深耕數字化，一切皆服務的理念，華為雲將各行業高質量高效率的雲原生實踐經驗歸納為雲原生2。0十大新正規化，希望為政企數字化轉型提供最優解。在產業各界的共同努力下，讓雲無處不在，讓智慧無所不及，共建智慧世界雲底座。

據悉，華為雲“雲邊一體”方案在太空成功驗證後，方案將批次部署在“天算

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