共赴星辰大海！华为云原生与 AI 开源项目助力根植中国前沿卫星星座计划

Posted 2022-07-16 CSDN资讯

随着卫星应用越来越广泛和多样化，卫星产业的发展趋势逐渐走向商业化、民用化。如今，卫星互联网已经被明确纳入国家“新基建”范畴，随之而来的计算、通信等能力的需求不断增加，这也对在轨算力提出了更高的要求。

前不久，在云原生领域备受瞩目的会议—— KubeCon 和 CloudNativeCon 欧洲峰会主论坛上，华为推出首个开源云原生AI卫星应用方案，这是唯一入选今年 CNCF 欧洲峰会主题演讲的国内开源方案，标志着开源技术已经渗透到尖端科技领域。

对此，我们采访了华为计算产品线副总裁、华为计算开源业务（OSDT）总经理堵俊平，华为云开源团队负责人、CNCF 官方大使王泽锋，以及华为昇思 MindSpore 开源生态总监胡晓曼，分别围绕华为云与计算的开源战略和此次卫星应用方案情况展开对话。

开源势头崛起，向世界展示中国力量

在全球数字化进程加快的今天，从“云化”到“云原生化”，再到“全面上云”，云原生生态和边界不断被扩大；与此同时，人工智能逐渐成为引领未来世界发展的关键技术。在这样的IT历史进程中，伴随着开源势头的崛起，各种开源根社区纷纷借数字中国建设的东风，向世界展示别样的中国开源力量。

堵俊平：硬件开放、软件开源，华为计算推动开源生态新发展

CSDN：华为计算一直以来都是开源的坚定支持者和贡献者，请您介绍下华为在开源方面的整体布局。

堵俊平：自国内开源技术发展以来，从小众应用到如今主力厂商入驻，开源逐渐被推向产业化、商业化。作为中国开源社区的主力军及贡献者，华为计算近年来的投入不断加大，展开“硬件开放、软件开源”的战略布局。

基于软硬兼具的战略部署，我们陆续与业界一起，打造最具活力的开源操作系统根社区 openEuler、最具创新力的开源数据库根社区 openGauss、全场景 AI 框架昇思 MindSpore 等一系列开源社区，并与海外基金会通力合作，积极融入全球性的开源 生态。

在计算领域中，华为面向操作系统、数据库等基础软件来打造生态的底座；在新兴领域中，云原生 KubeEdge 和人工智能昇思 MindSpore 分别在各自开源领域大放异彩。

CSDN：华为计算的开源文化是怎样的？社区目前发展情况如何？

堵俊平：开源的核心即生态开放、透明，华为面向计算、云两大板块，为开发者、企业以及伙伴提供了多个展示实力的舞台。凭借着过硬的技术实力、兼容并包的精神、以及对开源领域法律和主流规则的尊重，吸引了一众极具专业性且富有情怀的领域专家，让开源发挥真正的价值，为企业带来生态红利。

其中，openEuler 社区开辟了操作系统领域协同式创新通道，吸引了几百家伙伴加入；昇思 MindSpore 社区成立两年来成绩喜人，并积极渗透多领域探索，在产业、科研等领域落地势头正猛，吸引了成千上万的社区贡献者踊跃贡献；KubeEdge 自 2018 年宣布开源以来，社区贡献力量强大，囊括了硬件设计、IoT、电信运营、IT 服务、云领域企业，以及国内多数高校科研机构，共同推动着技术的创新。

CSDN：此次助力中国前沿卫星计划，于华为计算的开源生态而言，有怎样的价值和意义？

堵俊平：人类的征途是星辰大海，本次与北京邮电大学合作的“天算星座”计划，证明了华为的开源软件已经走入中国尖端科研领域，且已经在生产环节得到验证。无论是云原生 KubeEdge，还是昇思 MindSpore，方案中涉及技术的先进性、整体的稳定性以及可靠性，足以达到商用标准。

这进一步说明，在帮助国家实现技术突破方面，以华为为代表的开源技术已经走在了前列。站在全球软件行业发展的角度，过去三十年的事实证明，开源技术超越闭源等专有技术是不可逆转的重大趋势。华为计算会坚定地推动基础软件的开源开放。

双驱动，同发力，云 + AI 助力前沿卫星星座计划

“天算星座”计划作为一个实验性的项目，旨在近地轨道使用多侧卫星形成星座平台，来进行卫星的整体算力供给。截至目前，已经成功发射两颗先导卫星，并且接下来还将陆续发射最核心的几颗卫星，最终实现星间的组网。

在今年5月推出的首个开源云原生 AI 卫星应用方案中，KubeEdge 和昇思 MindSpore 作为重要的技术底座，在各个环节都发挥着不容忽视的力量。

王泽锋：KubeEdge 边云协同，激活近地轨道卫星计算能力

CSDN：“天算星座”计划中用到了分布式云原生解决方案，形成了协同的计算网络，选择 KubeEdge 作为技术底座的缘由何来？

王泽锋：卫星场景的特殊性在于其网络环境、功耗，和云数据中心具有较大差异性，而 KubeEdge 天生就是为边缘计算所设计和开发的。

KubeEdge 的目标即实现统一的、与数据中心云原生一致的使用体验，通过底层的技术来屏蔽云边网络的质量不稳定、长时间离线、算力资源受限，以及离线情况下业务和底层平台具备自治的能力，等等。因此可以说，KubeEdge 天然契合卫星场景。

CSDN：在方案形成的过程中，KubeEdge 在原型的开发和验证环节凸显出哪些优势？解决了哪些问题？

王泽锋：首先，KubeEdge 平台针对频繁的离线、上线场景，对边缘节点组件离线自治能力进行优化，解决了移动性环境下接入点频繁变化以及网络质量不可控的难题；其次，方案中采用了增量更新，将地面迭代训练好的模型与前版本进行识别、提取差异，同步至卫星，大大节省了应用更新时地面与带宽所用功耗；此外，结合方案中的卫星在轨计算与联合推理能力，当遇到地面与卫星间有云层遮挡等低质量样本时，可以直接丢弃样本，减少无效通信，通过降低功耗延长卫星寿命。

CSDN：边缘计算与云原生的天然结合，可以很好地赋予卫星服务化的能力，具体表现在哪？“边云协同”的使用情况以及商业前景如何？

王泽锋：卫星在接入边云协同的平台后成为一个个提供算力的节点，整体将形成高度分布式的算力资源池；再结合中心的智能调度，以实现灵活的计算任务，从而服务更多场景。

如今，围绕 KubeEdge 的边云协同技术组合已经深入交通、能源、工业、智慧园区等众多领域。值得一提的是，2021 年业界首款云原生汽车也是基于 KubeEdge 来管理车载的智能业务，可见其覆盖领域之广、商业前景之优。

胡晓曼：昇思 MindSpore 全场景灵活部署，赋能“空天一体化”建设

CSDN：昇思 MindSpore 作为一款支持终端、边缘、云侧的全场景灵活部署的全场景AI框架，都在哪些方面对卫星方案进行了支持？

胡晓曼：低轨卫星的外观大小与我们熟悉的 PC 机相差无几，使用太阳电池，其空间和功耗有所受限，导致电池寿命大大缩短。而昇思 MindSpore 作为一个全场景 AI 框架，与硬件结合起来可以在性能、算力、功耗之间达到最佳平衡点，最大限度发挥底层硬件的算力优势，以实现卫星的AI能力。

在应用场景方面，昇思 MindSpore 助力卫星开展包括森林火情检测、大地遥感等业务，成为业界首个具备从卫星到地面人工智能计算中心全场景遥感 AI 能力的开源 AI 框架。

CSDN：方案中，昇思 MindSpore 是怎样与 KubeEdge 强强联手赋能“空天一体化”建设的？

胡晓曼：KubeEdge 和昇思 MindSpore 主要用于建立地面和卫星之间的多模型协作推理，以及地面增量模型训练，便于在卫星上使用不超过 30MB 的小模型，在地面数据中心进行训练，并使用全局模型。

当模型遇到无法检测的“困难样本”时，卫星会压缩样本发送到地面，在地面中心使用昇思 MindSpore 来执行增量学习任务，以提高模型精度；接着，地面中心将模型局部更新并压缩后回传至卫星，卫星再通过昇思 Mindspore 进行模型的解压和更新，就可以完成之前无法检测到的样本。

在这一闭环过程中，KubeEdge 作为方便且优质的工具，加之昇思 MindSpore 的 AI 能力聚合，使启动模型、训练模型以及管理模型的过程更加高效。从选型、搭建，到原型验证、测试，再到最终发射，优势互补，才能成功交付这份满意的答卷。

根植开源社区生态建设，释放多领域无限可能

开源的探索是永无止境的，在技术与数据的双重驱动下，各行各业的使用场景边界不断被扩大。除此次基于昇思 MindSpore 和 KubeEdge 技术的卫星星座计划外，OpenHarmony 已经布局到自动驾驶及智能制造领域；openEuler 在嵌入式的工控领域开始落地……上到卫星探索，下到自动驾驶，开源的力量早已“上天入地”！

资源共享、能力开放，堵俊平强调：“华为计算始终致力于实现‘以代码为媒介的人与人的连接’，希望以合作精神为宗旨，让有能力的人在开源社区绽放光彩，将众多的智慧聚合起来形成‘开源’杠杆，撬动整个计算产业生态。”

值得关注的是，华为与开放原子开源基金会、中国软件协会、中国信通院以及中科院软件所联合发起了“开源雨林”计划，通过对开源价值与理念系统性的阐释、开源治理经验和工具化能力的分享、以及对开源贡献障碍的消除，帮助中国企业打通开源生态链条，更好地使用和贡献开源软件。

生态合作、求同存异，华为计算与华为云根植开源社区，与全球千万开发者共成长，释放更多领域无限可能！