太空計(jì)算星座成功入軌，意味著什么？

　　5月14日12時(shí)12分，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征二號丁運(yùn)載火箭，成功將太空計(jì)算衛(wèi)星星座發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道，發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，這標(biāo)志著我國開啟“太空計(jì)算時(shí)代”。什么是太空計(jì)算？這對我們意味著什么？未來還要面臨哪些挑戰(zhàn)？

　　從0到1 太空計(jì)算星座成功發(fā)射

　　“星算”由國星宇航首次提出，旨在將算力服務(wù)器發(fā)射入軌形成天基算力網(wǎng)。

　　2024年11月，之江實(shí)驗(yàn)室和國星宇航宣布啟動(dòng)“星算”計(jì)劃與“三體計(jì)算星座”。這次成功發(fā)射也意味著該計(jì)劃迎來首次組網(wǎng)。

　　首發(fā)星座12顆計(jì)算衛(wèi)星由國星宇航自研。國星宇航相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，該星座將完成太空計(jì)算系統(tǒng)建鏈、組網(wǎng)、成云等天基計(jì)算基礎(chǔ)功能的驗(yàn)證和應(yīng)用。

　　“由于每顆衛(wèi)星均具備太空計(jì)算、太空互聯(lián)能力，星座組網(wǎng)后將形成太空算力，將大幅提升‘天地遙感’數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和衛(wèi)星應(yīng)用效率?！痹撠?fù)責(zé)人表示。

　　此次太空計(jì)算星座任務(wù)被命名為“021”，意思是指從0到1（0to1）的突破。中國科學(xué)院院士、之江實(shí)驗(yàn)室主任王堅(jiān)表示：“人工智能不能因算力的缺失而缺席太空。有了計(jì)算星座，一顆衛(wèi)星也能體現(xiàn)算力價(jià)值，這對產(chǎn)業(yè)變革具有深遠(yuǎn)意義。”

　　中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院大學(xué)杭州高等研究院院長王建宇表示，隨著衛(wèi)星對地觀測的分辨率越來越高，數(shù)據(jù)量也在不斷增大，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(shí)性也受到影響。通過太空計(jì)算，在天上用人工智能技術(shù)把數(shù)據(jù)處理完再下傳，將對產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到助推作用。

　　天基計(jì)算能帶來什么？

　　王建宇表示，之所以要發(fā)展新一代算力衛(wèi)星組網(wǎng)，最主要原因是其可顯著提升衛(wèi)星對地面信息的實(shí)時(shí)分析處理能力，在森林防火、國土、環(huán)保、地震、應(yīng)急等行業(yè)帶來大量新的應(yīng)用場景。

　　中國工程院院士、香港中文大學(xué)（深圳）校長徐揚(yáng)生表示，“太空AI”把算力以衛(wèi)星承載方式送上天，實(shí)現(xiàn)“天數(shù)地算”向“天數(shù)天算”轉(zhuǎn)變，通過AI賦能有效提升單星及星座性能，服務(wù)國家戰(zhàn)略和區(qū)域產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

　　國星宇航相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，“天數(shù)天算”的實(shí)現(xiàn)，從時(shí)間維度而言，能夠?qū)鹘y(tǒng)的以周或天為單位的衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理響應(yīng)時(shí)間提升到秒級，通過紅外、ADS-B等多載荷搭載，能夠提供全球林火秒級監(jiān)測感知、低空飛行器實(shí)時(shí)監(jiān)測與定位，可廣泛應(yīng)用于應(yīng)急安全、城市治理、低空經(jīng)濟(jì)等低延時(shí)需求場景。

　　從空間維度而言，能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)從二維到三維的在軌實(shí)時(shí)處理，AI算法通過星上即時(shí)計(jì)算將遙感二維平面影像轉(zhuǎn)換為三維立體模型，可面向數(shù)字經(jīng)濟(jì)場景提供衛(wèi)星三維數(shù)字孿生文旅、文娛、游戲等產(chǎn)品。

　　此外，“星算”還可為低空經(jīng)濟(jì)場景提供低空飛行器衛(wèi)星三維導(dǎo)航系統(tǒng)，可為機(jī)器人場景提供具身智能全息城市訓(xùn)練場等。

　　還有哪些挑戰(zhàn)待克服？

　　“星算”未來總體規(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)。但當(dāng)前發(fā)展太空算力衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)和管理上仍然有不少挑戰(zhàn)有待克服。

　　首先，太空跟地面環(huán)境不同，需要為算力解決能源供應(yīng)和器件散熱問題。

　　王建宇表示，太空環(huán)境具有高真空、高輻射、微重力、極端溫度變化等特點(diǎn)，對算力設(shè)備的材料和電子元件提出了極高的要求。需要研發(fā)能夠抵御太空輻射、適應(yīng)高真空和微重力環(huán)境、在極端溫度下穩(wěn)定工作的特殊材料和元件，確保設(shè)備在太空環(huán)境中的長期可靠性和穩(wěn)定性。

　　其次，發(fā)射成本是否能降低也是計(jì)劃能否成功的關(guān)鍵。

　　目前，千星級以上的大規(guī)模星座部署需數(shù)十億美元投入。即使是可重復(fù)火箭技術(shù)可將單星發(fā)射成本不斷下降，但商業(yè)回報(bào)周期仍不明確。

　　最后，衛(wèi)星壽命通常為5到10年，壽命周期內(nèi)需持續(xù)投入能源供應(yīng)、軌道維持和軟硬件升級費(fèi)用。若算力設(shè)備故障率過高，比如輻射導(dǎo)致的存儲器失效等，更換成本將進(jìn)一步攀升。

　　業(yè)界認(rèn)為，這些挑戰(zhàn)未來將隨著技術(shù)成熟逐步解決。國星宇航相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，公司已經(jīng)開始投入更高算力的衛(wèi)星研發(fā)，“星算”計(jì)劃02組星座也已經(jīng)進(jìn)入設(shè)計(jì)研制階段。

　　王建宇認(rèn)為，“星算”需要大量資源支撐，單純靠幾家企業(yè)是不夠的，需要更多社會(huì)力量集體參與，多方投入。