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編者按
感受空天“四維突破”
提到航空航天，你會想到什么？是神舟載人飛船、嫦娥探月工程、天宮空間站、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)？還是直飛各個大洲，連通五湖四海的飛機(jī)航線？當(dāng)下，科技正在重塑航空航天探索。
抬頭望，計算星座把人工智能送入太空，無人機(jī)載著“熊貓血”沖上云霄；低頭看，農(nóng)民靠衛(wèi)星“躺著”種田，太空歸來的水稻迎來首次大豐收，全球首個“沒有飛機(jī)起降的機(jī)場”即將啟用……從天到地，由南及北，四川航空航天產(chǎn)業(yè)猶如藤蔓植物般延展，向四維突破，節(jié)節(jié)攀升。
本期《科創(chuàng)未來》，我們將聚焦商業(yè)航天、智慧民航、深空探索、空天產(chǎn)業(yè)四大領(lǐng)域，探尋航空航天產(chǎn)業(yè)的前沿科技、現(xiàn)實應(yīng)用以及未來展望，帶您領(lǐng)略航空航天賦能各行業(yè)，秀出的全新變革與無限可能。
把算力送上天，“天數(shù)天算”要來了！
川觀新聞記者 寧寧
剛剛過去的第二屆“一帶一路”科技交流大會上，成都國星宇航科技股份有限公司（下稱“國星宇航”）展出的太空計算衛(wèi)星模型，吸引了不少參觀者。不到一個月前，“真身”太空計算星座021任務(wù)12顆衛(wèi)星，搭載長征二號丁運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，待衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道后，成為全球首個太空計算星座。
此舉把人工智能送上太空，拉開了“太空計算時代”巨幕。何為AI計算星座，我們?yōu)槭裁葱枰?？AI衛(wèi)星藏著哪些前沿技術(shù)，未來還面臨哪些挑戰(zhàn)？
AI計算星座：形成“太空智能中樞”
過去，太空中只有通信、導(dǎo)航、遙感三種衛(wèi)星?，F(xiàn)在，計算衛(wèi)星被定義為第四種衛(wèi)星。以后，計算衛(wèi)星會成為前三種衛(wèi)星的基礎(chǔ)，再通過衛(wèi)星間的互聯(lián)互通，形成一個新的網(wǎng)絡(luò)體系，也就是計算星座。
就太空計算來說，之江實驗室主任、阿里云創(chuàng)始人王堅認(rèn)為，本質(zhì)上并非載體（如服務(wù)器或衛(wèi)星）革新，而是計算能力延伸。他強(qiáng)調(diào)：“AI不能因為算力的缺失而缺席太空，未來要把人工智能運用在太空中?！?/p>
話語如鼓點落下，傳達(dá)出的急迫感不禁讓人好奇：我們?yōu)楹涡枰由焯盏挠嬎隳芰?，為何需要計算衛(wèi)星？
這不得不提到國星宇航本次一軌12顆衛(wèi)星的另一角色——承擔(dān)了自身“星算”計劃的首發(fā)星座?！霸撚媱澋奶岢稣菫榱似平庠谲壭l(wèi)星數(shù)量快速增長帶來的算力挑戰(zhàn)?！睒I(yè)內(nèi)人士說。
“星算”計劃首發(fā)星座一軌12星抵達(dá)發(fā)射塔架。
放眼全球，巨型星座組網(wǎng)正在成為全球航天發(fā)展趨勢。在傳統(tǒng)模式中，采用“地面發(fā)指令給衛(wèi)星—衛(wèi)星執(zhí)行—傳回地面”的方法，數(shù)據(jù)需傳回地面進(jìn)行處理。
然而，隨著衛(wèi)星對地觀測的分辨率越來越高，數(shù)據(jù)量不斷增大，將數(shù)據(jù)全部送至地面再進(jìn)行處理，不僅傳輸量大，數(shù)據(jù)應(yīng)用的及時性也會受到影響。因此太空計算應(yīng)運而生，在天上用人工智能技術(shù)把數(shù)據(jù)處理完再往下傳，讓“太空”成為未來算力部署的一個新的重要選擇。
簡單來說，就是把算力送上天。這相當(dāng)于用天上的衛(wèi)星替代地上的電腦，形成“太空智能中樞”。
“就本次任務(wù)來說，是要實現(xiàn)特定場景由‘天數(shù)地算’向‘天數(shù)天算’轉(zhuǎn)變?！眹怯詈较嚓P(guān)負(fù)責(zé)人說，這有助于滿足日益增長的太空即時計算需求，解決衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸“最后一公里”問題，助力我國在全球率先建成太空計算基礎(chǔ)設(shè)施。
此外，所謂AI的盡頭是算力，算力的盡頭是電力。業(yè)內(nèi)人士說，不同于地面數(shù)據(jù)中心依賴高能耗資源，太空計算利用太陽能，長期運營還能優(yōu)化成本。
“星算”計劃首發(fā)星座計算衛(wèi)星Ⅰ型。
AI衛(wèi)星“黑科技”：構(gòu)建天地一體化算力網(wǎng)
茫茫太空中遨游，衛(wèi)星如何實現(xiàn)“天數(shù)天算”？
答案是提高衛(wèi)星的算力。其中的關(guān)鍵是，提升星上決策和運行系統(tǒng)能力，也可以把這一能力形象地理解為給衛(wèi)星穿的“外掛”——
首先要實現(xiàn)“算力上天、在軌組網(wǎng)、模型上天”。本次12顆計算衛(wèi)星通過采用智能網(wǎng)聯(lián)衛(wèi)星平臺、配套AI載荷、搭載星載智能計算機(jī)等太空計算軟硬件和天基模型來實現(xiàn)?！拔覀冞€通過地面模擬和在軌測試，不斷優(yōu)化AI模型性能，確保其在太空環(huán)境中的準(zhǔn)確性和可靠性。”
其次要增強(qiáng)首發(fā)星座在軌計算能力。每顆衛(wèi)星均搭載星載智算系統(tǒng)、星間通信系統(tǒng)，具備太空計算、太空互聯(lián)能力。國星宇航相關(guān)負(fù)責(zé)人進(jìn)一步解釋，這些衛(wèi)星還像互聯(lián)網(wǎng)將不同電腦連接在一起一樣，實現(xiàn)衛(wèi)星間的互聯(lián)互通，通過高速激光通信，星間通信速率最高可達(dá)100Gbps。
“星算”計劃首發(fā)星座計算衛(wèi)星Ⅱ型。
計算、互聯(lián)之外，衛(wèi)星同步配置對地遙感載荷——
從時間維度來說，借助星載計算能力，通過有效降低數(shù)據(jù)傳輸成本和時間延遲，將衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理響應(yīng)時間從傳統(tǒng)以周或天為單位提升到秒級，探索驗證“天數(shù)天算”；
從空間維度來說，采用國星宇航自研的衛(wèi)星靈境引擎，能對衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行從二維到三維的在軌實時處理，為應(yīng)急安全、低空經(jīng)濟(jì)、具身智能、游戲文旅等行業(yè)提供衛(wèi)星三維數(shù)字孿生數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)。
面向未來，“星算”計劃總體規(guī)劃是將2800顆算力衛(wèi)星組網(wǎng)，并與地面算力中心互聯(lián)互通，構(gòu)建未來天地一體化算力網(wǎng)絡(luò)。
然而，目前發(fā)展太空算力衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)和管理上仍面臨不少挑戰(zhàn)，比如如何為算力解決能源供應(yīng)和器件散熱問題、發(fā)射成本是否能降低、衛(wèi)星維護(hù)等。
業(yè)內(nèi)人士為此建議，太空計算星座建設(shè)耗時耗資源，不能單打獨斗，需要更多社會力量集體參與、多方投入，共同競逐太空計算新藍(lán)海。
國星宇航供圖
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