Étude de cas : Edge Computing
Du centre de données à l’espace

Ces derniers temps, l’exploration spatiale, notamment les lancements de satellites, sont régulièrement couverts par les médias du monde entier. Même si les agences gouvernementales nationales ont ouvert la voie par le passé, l’exploration spatiale attire de plus en plus l’attention des entreprises privées qui y voient un nouveau secteur de croissance.

L’Edge Computing de plus en plus utilisé dans l’espace

Défis de l’informatique spatiale

Des cas d’utilisation opérationnelle dans l’espace, tels que l’observation de la terre à l’aide de la détection et de l’analyse à distance, ont été initiés dans divers endroits. L’informatique sur Terre est simple et facile, mais compliquée dans l’espace qui présente de nouveaux défis avec des conditions environnementales bien différentes. Il n’y a pas de cloud dans l’espace, car la technologie permettant de construire un réseau à haut débit entre les satellites et le cloud est absente, tant d’un point de vue technique qu’économique, sans parler de la grande quantité d’énergie nécessaire pour faire fonctionner les serveurs et les processeurs.

Une image d’exemples généraux de diverses analyses de rentabilité spatiale Une image d’exemples généraux de diverses analyses de rentabilité spatiale

Exemple général de diverses analyses de rentabilité spatiale

Informatique conventionnelle

En tant que laboratoire spatial en orbite à 408 km de la Terre, la station spatiale internationale (ISS) est en mesure de transmettre des données à la Terre en temps réel et cette transmission peut prendre beaucoup de temps si le volume de données est important. En outre, un décalage supplémentaire pourrait survenir lors des communications sur une distance plus longue, par exemple lorsqu’un engin spatial se rend sur Mars. C’est la raison pour laquelle, il est nécessaire d’analyser les données dans l’espace et d’envoyer uniquement les résultats, plutôt que d’envoyer les données à la Terre pour qu’elles y soient analysées. Auparavant, les données provenant de divers capteurs dans l’espace (température, gaz, informations topographiques, etc.) et les images haute résolution étaient envoyées à la Terre, et cela nécessitait plus de 10 heures pour les transmettre, les analyser et finalement obtenir des résultats. Grâce aux améliorations apportées au « stockage » (au support de stockage), avec notamment une capacité élevée, un format plus petit et des performances de lecture et d’écriture supérieures, il est désormais possible de stocker des données et d’exécuter des applications dans l’espace. Ainsi, des résultats sont obtenus en quelques secondes ou minutes, et l’analyse terminée peut être transmise à la Terre dans un délai beaucoup plus court.

Une image du fonctionnement de l’informatique conventionnelle dans l’espace

L’informatique conventionnelle transmet des données brutes à la Terre et cette transmission peut durer très longtemps lorsque les données sont volumineuses.

Edge Computing

Cela pourrait être qualifié de cas d’utilisation ultime de l’« Edge Computing ». Dans le cloud computing, les informations requises sont regroupées et le traitement des données est effectué sur des serveurs haute performance, le tout dans le cloud. Dans l’Edge Computing, le traitement et l’analyse des données sont effectués sur des serveurs situés dans des appareils IdO et des zones périphériques à l’extrémité du réseau, et seuls les résultats sont envoyés au cloud. Les communications inutiles, les retards et la charge réseau peuvent ainsi être réduits. L’Edge Computing joue un rôle important dans les domaines de la recherche et de l’exploration spatiales.

Une image du fonctionnement de l’Edge Computing dans l’espace

L’Edge Computing fournit des résultats en quelques secondes ou minutes, et l’analyse terminée peut être transmise à la Terre dans un délai beaucoup plus court.

L’approche de KIOXIA

Programme Spaceborne-2 Computer (SBC-2)

KIOXIA participera au programme Spaceborne Computer-2 (SBC-2) avec Hewlett Packard Enterprise (HPE), construit grâce à une technologie commerciale prête à l’emploi. Le SBC-2 offre à l’ISS le premier Edge Computing du marché doté d’IA dédié à l’exploration de l’espace, et à diverses expériences spatiales.

La mission principale du programme est de faire progresser considérablement la technologie informatique et de réduire la dépendance à la communication des données lors du traitement sur Terre. Le programme est surtout conçu pour exécuter une variété de processus informatiques haute performance dans l’espace, dont le traitement d’images en temps réel, le Deep Learning et les simulations scientifiques, qui contribueront aux progrès dans les soins de santé, le traitement d’images, la reprise après sinistre, l’impression 3D, la 5G, l’IA, etc. En recourant au traitement rapide local, ou aux capacités de l’Edge Computing dans l’espace limité de l’ISS, les données de divers appareils Edge, tels que les satellites et les appareils photo, sont capturées et traitées en temps réel.

KIOXIA et HPE s’associent pour envoyer des SSD dans l’espace

KIOXIA est le partenaire officiel du stockage SSD de ce système HPE SBC-2 et fournit trois gammes de produits SSD KIOXIA de stockage de données (voir ci-dessous pour plus de détails). Aucun de ces SSD n’a été personnalisé ou développé pour des applications spatiales. Ces SSD sont également testés pour évaluer leur fonctionnement dans l’espace au fil du temps par le biais de bilans et de diagnostics de santé quotidiens.

Les SSD ne contiennent pas de pièce mobile, ce qui leur permet de résister aux chocs, dans des conditions extrêmes, telles que les vibrations pendant le lancement, l’apesanteur et les coupures intempestives.

Une image des fonctionnalités SSD sélectionnées pour le programme HPE SBC-2

Fonctionnalités des SSD sélectionnés pour le programme HPE SBC-2 

KIOXIA fournit quatre SSD SAS Value de la série RM de 960 gigaoctets (Go), quatre SSD SAS Enterprise de la série PM de 30,72 téraoctets (To) et huit SSD NVMe™ pour clients de la série XG de 1 024 Go au SBC-2. La capacité totale de stockage de données est supérieure à 130 To(1), un stockage de données record pour se rendre à la station spatiale internationale en une seule mission.(2)  Le SSD SAS Enterprise haute capacité de 30,72 To à faible consommation d’énergie offre une capacité de stockage de 130 To à l’ISS, en cas d’alimentation limitée. Cela est possible grâce au petit format, au profil mince et à la haute capacité par unité de surface des SSD conçus pour être installés dans l’espace limité du casier du SBC-2. L’utilisation d’une capacité de stockage supérieure dans l’espace est prévue dans le futur.

  1. 1 To équivaut à 32 000 morceaux de données musicales (équivalent à 5 Mo de 4 minutes de données musicales).
  2. En date du 31 janvier 2024. Sondage de Kioxia Corporation.
Une image de la nouvelle configuration matérielle du SBC-2

La nouvelle configuration matérielle du Spaceborne Computer-2

Temps de traitement de 12 heures à 2 secondes

Configuration matérielle KIOXIA utilisée dans le SBC-2 comme indiqué ci-dessous ; les SSD KIOXIA sont installés dans les serveurs HPE Edgeline EL4000 et HPE ProLiant DL360 Gen10 (collectivement appelés « serveur SBC-2 ») à bord de l’ISS.

La transmission de 1,8 Go de données compressées à 1/10 de la taille d’origine requiert environ 12 heures. L’application est chargée sur le serveur SBC-2 via ce dernier et exécutée dans un conteneur Docker, qui fournit des résultats en 6 minutes de traitement hybride des données CPU et GPU. La transmission de données qui durait auparavant plus de 12 heures, ne prend désormais que 2 secondes environ, soit 1/20 000 des 12 heures initiales qu’il fallait pour envoyer seulement 92 Ko de données. Calculer et analyser les données par l’Edge Computing est beaucoup plus rapide dans l’espace sans l’envoi de données brutes non traitées à la terre.

Une fois qu’analyser des données dans l’espace deviendra pratique courante, il ne sera plus nécessaire d’envoyer ces données brutes à la terre pour qu’’elles y soient traitées. Cela permettra ainsi de réduire le « délai de création des connaissances » de plusieurs mois à quelques minutes. Les connaissances acquises grâce au projet HPE SBC-2 déboucheront sur de nouvelles avancées dans le secteur des produits SSD KIOXIA. Les attentes sont grandes en ce qui concerne les technologies de stockage, y compris les produits SSD, qui pourront offrir une capacité supérieure et un traitement plus rapide lors des prochaines expéditions spatiales potentielles.

Exemple d’Edge Computing dans l’espace

Création de souvenirs à partir du Spaceborne Computer-2 - La vision de l’avenir du stockage.

Les SSD KIOXIA ont pris leur envol avec le lancement de la fusée de mission NG-20 vers l’ISS, fournissant un système HPE SBC-2 mis à jour, basé sur les serveurs HPE Edgeline et ProLiant.

La technologie de mémoire flash et les produits SSD ne cessent d’évoluer, rendant la haute performance et la grande capacité plus accessibles et élargissant davantage la gamme d’applications. KIOXIA travaille également sur un projet de recherche unique appelé « IA axée sur la mémoireUne nouvelle fenêtre s’ouvre. » Cette technologie est développé afin de contribuer à un apprentissage par IA plus rapide avec l’utilisation de grandes quantités de données, et qui est également efficace dans le domaine de la simulation/HPC lorsqu’il s’agit d’obtenir des informations à partir de données volumineuses. La technologie de mémoire flash et les produits SSD sont indispensables à l’ère des « données XAI » et des « données en premier ».

  • Définition de la capacité : KIOXIA Corporation définit un mégaoctet (Mo) comme 1 000 000 d’octets, un gigaoctet (Go) comme 1 000 000 000 d’octets et un téraoctet (To) comme 1 000 000 000 000 d’octets. Cependant, un système d'exploitation informatique indique la capacité de stockage en utilisant des puissances de 2 pour la définition de 1 Go = 2^30 octets = 1 073 741 824 octets et 1 To = 2^40 octets = 1 099 511 627 776 octets et indique donc une capacité de stockage inférieure. La capacité de stockage disponible (y compris des exemples de fichiers multimédias) varie en fonction de la taille des fichiers, du formatage, des paramètres, du logiciel et du système d'exploitation, et/ou des applications logicielles préinstallées, ou du contenu des médias. La capacité formatée réelle peut varier.
  • NVMe est une marque déposée ou non déposée de NVM Express, Inc. aux États-Unis et dans d'autres pays.
  • HPE, ProLiant et Edgeline sont des marques déposées de Hewlett Packard Enterprise et/ou de ses sociétés affiliées.
  • Docker et le logo Docker sont des marques déposées ou des marques déposées de Docker, Inc. aux États-Unis et/ou dans d’autres pays. Docker, Inc. et d’autres parties peuvent également detenir des droits de marque déposée dans d’autres termes utilisés dans ce document.
  • L’image du produit peut représenter un modèle.
  • Les autres noms de société, de produits et de services mentionnés ici sont des marques déposées de leurs détenteurs respectifs.