案例研究：邊緣運算技術
從資料中心到太空

最近，太空探索的相關新聞，包括衛星發射，被全世界媒體頻繁的報導。然而，太空探索過去為全國性政府機構領導居多，但現今已成為新的成長產業，越來越多私人企業也加入該行列，並投入太空探索。

目前已在太空推出多種商業使用案例，例如使用遠端感測和分析技術進行地球觀測。地球上的運算簡單明瞭，但到了太空，由於環境條件截然不同，產生了全新的運算挑戰。太空中沒有雲端，從技術和成本的角度來看，缺少在衛星和雲端之間建立高速網路的技術，更不用說執行伺服器和處理器所需的大量電力。

國際太空站 (ISS) 是在距離地球表面 254 英里 (約 408 公里) 的軌道運行的太空實驗室，可以即時將資料傳輸到地球，但如果資料量龐大，可能就需要很長的時間。此外，在更長的距離下還會導致通訊延遲，例如太空船前往火星時。因此，需要分析太空中的資料並僅傳送結果，而不是將資料全部傳送到地球進行分析。過去，來自太空中各種感應器 (溫度、氣體、地形資訊等) 和高解析度影像的資料，需要超過 10 小時才能傳送至地球進行傳輸、分析，最終產生結果。經過「儲存」(儲存媒介) 的技術改良，包括高容量、小尺寸和更高的讀取和寫入效能，現在也可以在太空中儲存資料和執行應用程式。如此一來，只需要幾秒鐘或幾分鐘即可產生結果，而完成的分析可在更短的時間內傳送至地球。

這可以被稱為「邊緣運算」的終極使用案例。在雲端運算中，所有需要的資訊都會經過彙總，而資料處理是在高效能伺服器上執行，且全都在雲端中完成。在邊緣運算中，資料處理和分析是在位於物聯網裝置和網路末端週邊區域的伺服器上進行，且只會將結果傳送到雲端。如此可減少不必要的通訊、延遲和網路負載。邊緣運算在太空研究和探索領域扮演重要角色。

鎧俠參與 Hewlett Packard Enterprise (HPE) 採用市場現成商用技術的 Spaceborne Computer-2 (SBC-2) 計畫。SBC-2 將第一個商業邊緣運算和人工智慧系統帶入國際太空站進行太空探索，在太空中進行各種實驗。

該計畫的主要任務是顯著提升運算技術，並減少對地球處理資料的通訊依賴。具體而言，該計畫在太空中執行多種高效能運算流程，包括即時影像處理、深度學習和科學模擬，這將有助醫療照護、影像處理、自然災害復原、3D 列印、5G、AI 等領域取得進步。在 ISS 有限的空間內，運用本機高速處理或邊緣運算功能，即時擷取和處理來自衛星和攝影機等各種邊緣裝置的資料。

鎧俠是 HPE SBC-2 系統的正式的 SSD 儲存裝置贊助商，提供三個 KIOXIA SSD 產品系列供資料儲存用途 (詳見下文)。這些 SSD 皆未針對太空應用客製化或開發。這些 SSD 也接受測試，透過每日診斷健康檢查，瞭解長時間在太空中的表現如何。

SSD 沒有實體活動零件，因此具備抗震能力，能夠承受太空中的嚴苛條件，例如發射時的震動、無重量和意外斷電。

鎧俠為 SBC-2 計畫提供四個 960 gigabyte (GB) KIOXIA RM 系列 Value SAS SSD、四個 30.72 TB (TB) KIOXIA PM 系列企業級 SAS SSD 和八個 1,024 GB KIOXIA XG 系列客戶級 NVMe™ SSD。總資料儲存容量超過 130 TB ⁽¹⁾ ，是單一趟前往國際太空站任務的最大資料儲存容量。⁽²⁾  節能的 30.72 TB 高容量企業級 SAS SSD 可在電源供應有限的 ISS 中提供 130 TB 的儲存容量。專為安裝在 SBC-2 儲存櫃有限空間而設計的 SSD 具備小型、輕薄且每單位容量高等特性，因此得以實現此應用目標。未來預計在太空中使用更高的儲存容量。

如下所示，用於 SBC-2 的鎧俠硬體配置；KIOXIA SSD 安裝在 ISS 上的 HPE Edgeline EL4000 和 HPE ProLiant DL360 Gen10 伺服器 (統稱為「SBC-2 伺服器」) 中。

將 1.8 GB 資料壓縮至其原始大小的 1/10 時，資料傳輸至地球大約需要 12 小時。使用 SBC-2 伺服器，應用程式會上傳到 SBC-2 伺服器，並在 Docker 容器內執行，透過混合 CPU 和 GPU 資料處理，只要 6 分鐘就能產生結果。之前花費超過 12 小時的資料傳輸，現在只需要約 2 秒的時間，這表示只要最初 12 小時的 1/20,000 即可傳送 92 KB 的資料。透過太空中的邊緣運算技術，運算和分析資料的速度變得更快，無需將未處理的原始資料傳送至地球。

一旦在太空中分析資料成為通用的做法，而不用將原始資料傳送至地球進行處理，預期會將「知識時間」從數月縮短到數分鐘。使用 HPE SBC-2 專案獲得的知識將實現 KIOXIA SSD 產品的新進展。SSD 產品等儲存技術受到高度冀望，有望為未來潛在的太空探險提高容量並加快處理速度。

KIOXIA SSD 搭乘 NG-20 任務火箭發射到 ISS，提供以 HPE Edgeline 和 ProLiant 伺服器為基礎並經過更新的 HPE SBC-2 系統。

快閃記憶體技術和 SSD 產品持續發展，使高效能和大容量更容易取得，並進一步擴大應用範圍。鎧俠目前也在進行一項獨特的研究專案，名為「以記憶體為中心的 AI」。開發這項技術是為了加速 AI 學習，以運用大量資料，同時提升模擬/HPC 領域的效率，從大量資料中取得深入見解。快閃記憶體技術和 SSD 產品在「資料結合 AI」和「資料優先」的時代不可或缺。