Đại học Bưu chính Viễn thông Bắc Kinh ra mắt nền tảng điện toán đám mây không gian đầu tiên trên thế giới

Theo thông tin từ IT ngày 31 tháng 8, Đại học Bưu chính Viễn thông Bắc Kinh (BUPT) cho biết, gần đây, "đám mây tính toán không gian" (Space Computing Cloud) đầu tiên trên thế giới cung cấp dịch vụ thử nghiệm trên quỹ đạo do trường chủ trì xây dựng đã chính thức đi vào vận hành thường xuyên.

Theo giới thiệu, đám mây tính toán không gian này bao gồm nền tảng dịch vụ tính toán trên quỹ đạo, nền tảng dịch vụ trạm mặt đất và nền tảng dịch vụ vận hành. Thông qua việc kết nối các khâu như điều phối nhiệm vụ, lập lịch tính toán, xử lý dữ liệu và cung cấp dịch vụ giữa nền tảng vệ tinh, máy chủ không gian, trạm mặt đất và trung tâm dữ liệu mặt đất, hệ thống đã hiện thực hóa quy trình tự động hóa đầu cuối (end-to-end) cho các thao tác phức tạp, cung cấp cho người dùng dịch vụ tính toán trọn vòng đời, bao gồm từ khâu đăng ký nhiệm vụ, triển khai, vận hành, giám sát cho đến truyền kết quả về.

Đám mây tính toán không gian này đã hình thành ba năng lực kỹ thuật cốt lõi:

Thứ nhất là xây dựng hệ sinh thái cấp hệ điều hành, thúc đẩy quản lý tiêu chuẩn hóa tính toán không gian. Thông qua bộ SDK thống nhất và môi trường phát triển mở, nền tảng giúp giảm chi phí và rào cản cho việc phát triển tùy chỉnh các nhiệm vụ hàng không vũ trụ truyền thống. Đồng thời, dựa trên mô hình phát triển thống nhất, hệ thống quản lý tập trung và kiểm soát hiệu quả nhiều loại tải trọng vệ tinh (bao gồm tải trọng tính toán), dần hình thành hệ sinh thái "hệ điều hành không gian" tự chủ, có thể kiểm soát, mở và tương thích. Năng lực này chuyển đổi các thử nghiệm trên quỹ đạo từ dạng dùng một lần sang dịch vụ nền tảng có thể tái sử dụng và lặp lại, cho phép nhiều người dùng tiếp cận tính toán không gian với chi phí thấp hơn.

Thứ hai là xây dựng ngăn xếp vận hành phần mềm đám mây bản địa (cloud-native), đảm bảo phần mềm trên quỹ đạo vận hành ổn định và liên tục. Nền tảng thực hiện thích ứng nhẹ các công nghệ cloud-native như Container, Wasm, Serverless cho môi trường không gian, hiện thực hóa việc quản lý thống nhất nhiều loại môi trường vận hành, đồng thời xây dựng cơ chế cập nhật phần mềm gia tăng và đảm bảo độ tin cậy lưu trữ, từ đó nâng cao độ tin cậy trong triển khai, cập nhật và vận hành phần mềm. Năng lực này tạo ra nền tảng vận hành phần mềm cloud-native hướng tới môi trường không gian, hỗ trợ triển khai linh hoạt, phát triển theo nhu cầu và vận hành ổn định lâu dài cho phần mềm trên quỹ đạo.

Thứ ba là hiện thực hóa việc điều phối phối hợp tải trọng vệ tinh, nâng cao hiệu suất sử dụng tính toán không gian. Nền tảng phối hợp sâu với tải trọng trên vệ tinh và máy tính trên vệ tinh, hỗ trợ lập lịch nhiệm vụ động đa container xuyên tải trọng, xuyên nền tảng, đồng thời có thể linh hoạt điều phối thời gian làm việc và công suất tiêu thụ của tải trọng theo nhu cầu nghiệp vụ, thay đổi những hạn chế về tính cứng nhắc và tỷ lệ tái sử dụng tài nguyên thấp trong lập lịch nhiệm vụ vệ tinh truyền thống. Năng lực này thông qua việc phối hợp giữa tính toán, truyền thông và khả năng điều phối, cung cấp nền tảng quan trọng cho việc xử lý dữ liệu không gian tức thời trên quỹ đạo và ra quyết định tự chủ của vệ tinh.

IT được biết từ Đại học Bưu chính Viễn thông Bắc Kinh, kể từ khi đưa vào dịch vụ trên quỹ đạo, đám mây tính toán không gian vận hành ổn định, đã hỗ trợ thường xuyên các nhiệm vụ thử nghiệm trên quỹ đạo cho các kịch bản trọng điểm như tính toán dữ liệu lớn, truyền thông 6G, lưu trữ phân tán, hỗ trợ triển khai các nhiệm vụ hỗn hợp quan trọng. Hệ thống đã hoàn thành hàng trăm lượt gọi tính toán không gian, phục vụ hơn 100 người dùng. Dựa trên hệ sinh thái phần cứng và phần mềm nội địa, hiệu suất suy luận mô hình lớn đạt 10Tokens/J, tỷ lệ bao phủ dịch vụ tính toán không gian vượt quá 10%. Một số loại hình ứng dụng bao gồm:

Ứng dụng suy luận trên quỹ đạo cho tính toán đại dương: Phục vụ công tác nghiên cứu khoa học của một trường đại học tại Nam Trung Quốc, hiện thực hóa việc giải tính thời gian thực dữ liệu viễn thám đại dương và trích xuất thông tin môi trường biển sâu trên quỹ đạo, tránh độ trễ truyền tải do việc truyền dữ liệu khổng lồ về mặt đất, đạt kết quả quan sát theo phút, nâng cao năng lực ứng phó giám sát môi trường biển.

Xác thực trên quỹ đạo mạng lõi 6G thế hệ mới: Cung cấp môi trường thử nghiệm trên quỹ đạo cho các nhà sản xuất thiết bị truyền thông hàng đầu trong nước, hoàn thành suôn sẻ việc xác thực nghiệp vụ chính và kiểm thử hiệu năng mạng lõi 6G, cung cấp hỗ trợ thực nghiệm trên quỹ đạo cho việc triển khai công nghệ 6G tích hợp không gian - mặt đất.

Xác thực bảo mật quyền riêng tư vị trí điện thoại kết nối trực tiếp vệ tinh: Triển khai hợp tác quốc tế về tính toán không gian, hoàn thành thử nghiệm trên quỹ đạo công nghệ bảo mật quyền riêng tư vị trí người dùng trong kịch bản điện thoại kết nối trực tiếp vệ tinh.

Dịch vụ lưu trữ kho dữ liệu phân tán xuyên vệ tinh: Phối hợp với các doanh nghiệp hàng đầu về lưu trữ hàng không vũ trụ để xây dựng kiến trúc kho dữ liệu phân tán xuyên vệ tinh, đáp ứng nhu cầu lưu trữ, quản lý và tính toán tại chỗ cho dữ liệu khổng lồ trên quỹ đạo.

Đám mây tính toán không gian này vận hành dựa trên chòm sao vệ tinh "Thiên Toán" (Tiansuan Constellation). Thiên Toán là nền tảng thử nghiệm tính toán không gian mở và mã nguồn mở trên quỹ đạo do Đại học Bưu chính Viễn thông Bắc Kinh khởi xướng xây dựng vào năm 2021, đồng thời là chòm sao tính toán không gian đầu tiên trên thế giới. Tính đến nay, chòm sao Thiên Toán áp dụng kiến trúc hệ thống gồm vệ tinh chính, vệ tinh phụ và vệ tinh biên, đã triển khai tổng cộng 16 vệ tinh quỹ đạo thấp, xây dựng 7 trạm mặt đất, hỗ trợ hơn 60 đơn vị thực hiện các thử nghiệm trên quỹ đạo.