文 | 智能相對(duì)論

作者 | 葉遠(yuǎn)風(fēng)

“青天有月來幾時(shí)？我今停杯一問之”。千年前，李白舉杯對(duì)月，以《把酒問月》的詩句叩問蒼穹。那抹懸于天際的清輝，承載著古人遙不可及的浪漫遐想。

如今，嫦娥探測(cè)器穿梭38萬公里星際征程，源源不斷地帶回月表地形地貌、元素含量與礦物成分、地下淺層結(jié)構(gòu)以及地月空間環(huán)境等海量探測(cè)數(shù)據(jù)。中國(guó)人對(duì)月球的探索，已從“停杯發(fā)問”的詩意想象，邁向“數(shù)據(jù)作答”的科學(xué)時(shí)代。

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)承建的月球探測(cè)工程地面應(yīng)用系統(tǒng)，正是這場(chǎng)跨越千年探索的“關(guān)鍵執(zhí)筆者”——它將來自月球的海量原始信息轉(zhuǎn)化為珍貴的科學(xué)成果，為古人的“問月”情懷續(xù)寫著現(xiàn)代探索的嶄新篇章。

從神話傳說到精密測(cè)繪：月球探測(cè)的范式革命

“白兔搗藥秋復(fù)春，嫦娥孤棲與誰鄰”。

在古代，受限于觀測(cè)手段，人們只能憑借肉眼觀察和想象，衍生出嫦娥奔月、玉兔搗藥等美麗神話。望遠(yuǎn)鏡時(shí)代的到來，讓我們認(rèn)識(shí)到“月兔”等形象不過是月表地貌造就的光影效果。而今，探月工程帶回的精細(xì)數(shù)據(jù)，將月球研究推進(jìn)到前所未有的精準(zhǔn)化時(shí)代。

作為探月工程五大系統(tǒng)之一，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)承建并運(yùn)行的月球探測(cè)工程地面應(yīng)用系統(tǒng)，被譽(yù)為探月工程的“數(shù)據(jù)大管家”。在任務(wù)執(zhí)行期間，該系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃衛(wèi)星觀測(cè)目標(biāo)與任務(wù)時(shí)序，通過大口徑地面天線接收來自月球的海量科學(xué)數(shù)據(jù)，再將原始數(shù)據(jù)處理成科學(xué)家可直接使用的標(biāo)準(zhǔn)化科學(xué)產(chǎn)品，并組織開展深入研究。

不同于早期探測(cè)的“廣覆蓋、低精度”模式， 該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)探測(cè)任務(wù)全生命周期的精細(xì)化支撐：任務(wù)前期，根據(jù)科學(xué)目標(biāo)優(yōu)化有效載荷配置需求，制定精準(zhǔn)的探測(cè)計(jì)劃、采樣策略及運(yùn)行方案；執(zhí)行期間，實(shí)施全流程管理——從狀態(tài)監(jiān)視、指令編制到數(shù)據(jù)注入，依托北京密云、天津武清雙地面站并行接收探測(cè)器下行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)本地存儲(chǔ)與備份；任務(wù)完成后，持續(xù)開展數(shù)據(jù)處理、科學(xué)解譯及應(yīng)用研究，同時(shí)負(fù)責(zé)樣品接收，長(zhǎng)期存儲(chǔ)及后續(xù)的解封、處理、制備、測(cè)試、分析等工作，按工程總體要求規(guī)范管理并向全球分發(fā)探測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品與樣品。

該系統(tǒng)的價(jià)值遠(yuǎn)不止于深邃的科研領(lǐng)域。經(jīng)過系統(tǒng)處理的月球高清影像、月壤成分?jǐn)?shù)據(jù)，可轉(zhuǎn)化為3D模型、科普紀(jì)錄片、沉浸式互動(dòng)展覽等多元形式。通過數(shù)字建模技術(shù)還原月球環(huán)形山地貌，讓公眾能夠直觀感受這顆距離我們最近的天體的真實(shí)面貌。

在全球范圍內(nèi)，地面應(yīng)用系統(tǒng)輸出的標(biāo)準(zhǔn)化科學(xué)產(chǎn)品，不僅服務(wù)于國(guó)內(nèi)科研團(tuán)隊(duì)，還通過構(gòu)建的數(shù)據(jù)與信息發(fā)布平臺(tái)向全球研究者開放共享。千年前我們“問月”，如今我們向世界講述答案，推動(dòng)全球月球科學(xué)領(lǐng)域的共同發(fā)展。

海量數(shù)據(jù)帶來新挑戰(zhàn)：存儲(chǔ)系統(tǒng)面臨三重考驗(yàn)

隨著探月任務(wù)的深入推進(jìn)，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，地面應(yīng)用系統(tǒng)面臨前所未有的存儲(chǔ)挑戰(zhàn)：

挑戰(zhàn)一：安全可靠與開放共享的雙重平衡。探月數(shù)據(jù)是不可再生的科研核心資產(chǎn)，一旦丟失、損壞或泄露，將造成不可挽回的損失。同時(shí)，為推動(dòng)全球月球科學(xué)發(fā)展，數(shù)據(jù)又需對(duì)外開放共享。這要求存儲(chǔ)系統(tǒng)在構(gòu)建多層安全防護(hù)體系的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高效便捷的共享訪問機(jī)制。

挑戰(zhàn)二：PB級(jí)海量數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存。月球探測(cè)器搭載的高分辨率相機(jī)、成像光譜儀、探測(cè)雷達(dá)等精密傳感器，持續(xù)產(chǎn)生海量科學(xué)數(shù)據(jù)，總量已達(dá)PB級(jí)規(guī)模。探月任務(wù)成本高昂、周期漫長(zhǎng)，每一份數(shù)據(jù)都彌足珍貴，是重要的科學(xué)研究資源與國(guó)家戰(zhàn)略資產(chǎn)，必須完整、安全地長(zhǎng)期保存。隨著探測(cè)技術(shù)不斷提升、數(shù)據(jù)留存周期逐漸延長(zhǎng)，對(duì)存儲(chǔ)空間的需求持續(xù)攀升。因此，存儲(chǔ)系統(tǒng)既需具備豐富的協(xié)議接口以適配多樣化應(yīng)用場(chǎng)景，又必須擁有強(qiáng)大的彈性擴(kuò)展能力以應(yīng)對(duì)未來增長(zhǎng)。

挑戰(zhàn)三：高性能計(jì)算的極致需求。在科學(xué)研究與數(shù)據(jù)分析階段，單次運(yùn)算往往需要讀寫數(shù)百GB甚至TB級(jí)規(guī)模的數(shù)據(jù)集。這要求存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠匹配高性能計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等混合負(fù)載場(chǎng)景，具備至少30GB/s的持續(xù)吞吐能力和極低的訪問延遲，才能滿足科研工作的進(jìn)度要求，避免存儲(chǔ)成為研究效率的瓶頸。

創(chuàng)新存儲(chǔ)方案：為探月數(shù)據(jù)構(gòu)建堅(jiān)實(shí)底座

面對(duì)多重挑戰(zhàn)，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)選擇與華為深度合作，采用華為OceanStor Pacific存儲(chǔ)系統(tǒng)，為探月數(shù)據(jù)打造安全可靠、高效靈活的存儲(chǔ)底座。

安全可靠：多維防護(hù)確保數(shù)據(jù)萬無一失

華為OceanStor Pacific分布式存儲(chǔ)搭載動(dòng)態(tài)糾刪碼（EC）、端到端數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)(DIF)、亞健康主動(dòng)檢測(cè)等先進(jìn)可靠性技術(shù)，構(gòu)建多層次數(shù)據(jù)保護(hù)體系，全方位保障探月數(shù)據(jù)安全。同時(shí)，業(yè)界獨(dú)有的文件/對(duì)象/大數(shù)據(jù)多協(xié)議無損互通能力，讓數(shù)據(jù)在嚴(yán)格安全管控的前提下順暢實(shí)現(xiàn)開放共享，滿足全球月球科研協(xié)作的多樣化需求。

彈性擴(kuò)展：從容應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)持續(xù)增長(zhǎng)

該方案采用業(yè)界領(lǐng)先的高密硬件設(shè)計(jì)，單機(jī)柜可提供數(shù)PB存儲(chǔ)容量。結(jié)合SSD與HDD機(jī)型的智能分級(jí)能力，根據(jù)數(shù)據(jù)訪問頻率自動(dòng)調(diào)配存儲(chǔ)資源——熱數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于高性能SSD，溫冷數(shù)據(jù)遷移至大容量HDD，在滿足海量容量需求的同時(shí)，兼顧存儲(chǔ)效率與總體擁有成本(TCO)優(yōu)化。

極致性能：支撐高效科研分析

采用OceanStor Pacific全閃分布式存儲(chǔ)方案，憑借超高IOPS、微秒級(jí)延遲以及DPC(分布式并行客戶端)高性能架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)地面站檢前數(shù)據(jù)的高速實(shí)時(shí)落盤，滿足地面應(yīng)用系統(tǒng)高吞吐、低延遲的數(shù)據(jù)接收需求，確保及時(shí)、完整地接收來自38萬公里外的每一幀珍貴月球數(shù)據(jù)。同時(shí)，為科學(xué)計(jì)算提供充沛的性能儲(chǔ)備，大幅縮短數(shù)據(jù)處理與分析周期，加速科研成果產(chǎn)出。

從探月到探宇：邁向更深邃的星辰大海

"皎如飛鏡臨丹闕，綠煙滅盡清輝發(fā)。"

地面應(yīng)用系統(tǒng)的使命從未局限于探月，它構(gòu)建的“有效載荷運(yùn)行管理->數(shù)據(jù)接收->處理->管理發(fā)布->科學(xué)研究與應(yīng)用”完整技術(shù)體系，以及在實(shí)踐中不斷升級(jí)的接收與處理能力，已成為深空探測(cè)的“核心基石”，為火星探測(cè)、小行星探測(cè)等深空任務(wù)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

從月球到火星，從太陽系內(nèi)到更遙遠(yuǎn)的深空目標(biāo)，中國(guó)的深空探測(cè)事業(yè)正一步步向縱深邁進(jìn)。在浩瀚星辰大海中，以數(shù)據(jù)為筆，以先進(jìn)存儲(chǔ)技術(shù)為基，繼續(xù)書寫屬于中國(guó)的太空探索篇章。

當(dāng)李白"停杯一問"的詩意遐想，遇見現(xiàn)代科技的精密探測(cè)，千年"問月"終于有了確鑿的數(shù)據(jù)答案。而這，僅僅是開始。

【編者按】本文展現(xiàn)了中國(guó)探月工程地面應(yīng)用系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)方面的創(chuàng)新實(shí)踐,體現(xiàn)了我國(guó)深空探測(cè)事業(yè)從"仰望星空"到"數(shù)據(jù)探索"的歷史性跨越。通過先進(jìn)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用，為持續(xù)推進(jìn)深空探測(cè)戰(zhàn)略提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施保障。

*本文圖片均來源于網(wǎng)絡(luò)