算力和AI上天！三体计算星座“天数天算”，太空算力有啥用

1箭12星！5月14日，太空计算卫星星座搭载长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，标志着我国首个整轨互联的太空计算星座正式进入组网阶段，这也是全球首个太空计算卫星星座成功发射。

本次发射任务承担了两大计划的“首发”：既是国星宇航“星算”计划的首发星座，也是之江实验室“三体计算星座”的首发星座。“三体计算星座”是啥？有什么突破和作用？

计算星座是啥

据介绍，“星算”计划和“三体计算星座”两大计划的提出，是为了破解在轨卫星数量快速增长带来的算力挑战。

“三体计算星座”是由之江实验室协同全球合作伙伴共同打造的千星规模的太空计算基础设施，建成后总算力可达1000POPS（每秒百亿亿次运算）。

5月14日12时12分，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将太空计算卫星星座发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。新华社发

“星算”计划由国星宇航牵头，旨在构建由2800颗算力卫星组网的天基算力网络，助力我国在全球率先建成太空智算基础设施，以更好地满足太空边缘计算与地面人工智能特殊场景的市场需求。

啥是计算星座？在过去，卫星只有通信、导航、遥感，计算卫星被定义为第四种卫星，并且以后会变成前三种卫星的基础，再通过卫星间的互联互通，形成一个新的网络体系——计算星座。

为什么叫“三体计算星座”？这个名称源于牛顿提出的“三体问题”，其本质是当有三个以上的对象协同工作时，主体之间的相互作用如同天体之间的引力作用一样，是一种极其复杂的关系。

为何把算力“送上天”

事实上，采用计算星座进行“天算”已经成为全球性的趋势。欧洲、美国都在实行将数据中心“搬到天上”的计划。为何要舍近求远？

通常，卫星需先将数据传回地面，再由地面数据处理中心对其进行解析，属于“天感地算”的模式。中国工程院院士、之江实验室主任王坚认为，太空的算力远远不足以满足卫星对算力的需求，并存在数据传不回地面、无效数据多、时效差等问题。“以太阳观测为例，我们国家发射的每颗卫星每天将会产生500G的观测数据，但只有20G的数据可以传回地面。”

我国整轨互联太空计算星座“三体计算星座”正式进入组网阶段。新华社发

解决这一问题正是之江实验室构建“三体计算星座”的出发点。“对于之江实验室而言，不是简单地发卫星，我们是要构建太空计算星座，把算力送到太空，实现计算卫星之间的互联互通，进而把人工智能送上天。”王坚表示。

另外一方面是能耗的考虑。地面数据处理中心对能源的依赖非常大，需要耗费较多的水电资源。而计算星座能源来源是免费的100%纯太阳能，成本会随着运营年限的增加而降低。

“三体计算星座”将通过在轨实时处理数据，处理数据时间将从天级、小时级提升到分级、秒级，解决传统卫星数据处理效率瓶颈问题，实现“天数天算”甚至“地数天算”，推动人工智能在太空的应用与发展。

太空也有AI“大脑”了

首发星座实现了“算力上天、在轨组网、模型上天”。本次发射的“主角”由不同主体投资、国星宇航研制的一轨12颗计算卫星组成，采用了国星宇航自研的智能网联卫星平台，配套企业自研的AI载荷，每颗卫星均搭载了星载智算系统、星间通信系统，能够实现整轨卫星互联，且具备太空在轨计算能力，将构建天地一体化网络。

“星算”计划首发星座一轨12星集结。来源：国星宇航

作为计算卫星的核心载荷，之江实验室研究突破的星载智能计算机把卫星算力从T级提升到P级，实现10倍-100倍的提升。计算卫星最高单星算力达744TOPS，星间激光通信速率最大可达 100Gbps，12颗卫星互联后具备5POPS计算能力和30TB存储容量。

每颗卫星均搭载星载智算系统。来源：国星宇航

同时，卫星搭载了80亿参数的天基模型，可对L0-L4级卫星数据进行在轨处理，将执行异轨卫星激光接入、天文科学观测等在轨试验任务。

太空算力有啥用？

算力上天，将给我们带来什么呢？专家介绍，这不仅是推动太空技术发展，比如为近地轨道的航天器、月球、火星探测等提供关键算力的支持，还为未来大规模的算力验证以及地面、低空场景支持开辟了新的一种可能。

国星宇航执行副总裁赵宏杰表示，让卫星互联互通，在太空侧提供高性能计算和数据处理的能力，将进一步改变科学研究的范式，为众多新质生产力的场景开创创新应用的新土壤。通过红外ADS-B等多种应用载荷搭载，能够提供全球林火秒级监测感知，低空飞行器实时监测与定位，可广泛支持应急处突、防灾减灾、低空经济等低延时的需求场景。

“三体计算星座”可提供卫星三维数字孪生应用服务。来源：国星宇航

除了时间维度的赋能，在空间维度上，太空计算中心还可以赋能卫星数据，从二维到三维的在轨实时处理，可面向数字经济场景支撑卫星三维数字孪生等应用方向，也可为低空经济场景提供低空飞行器卫星三维导航应用，又可为机器人场景提供具身智能全息城市训练场等支持。在科学探索方面，太空计算中心也可以扮演太空智能中枢的角色，广泛支持海量深空探测数据的实时在轨计算与处理，助力深空探测任务的计算需求与任务规划的动态优化。

例如，本次发射的卫星搭载了广西大学和中国科学院国家天文台研制的宇宙X射线偏振探测器，将通过天基天文时域模型对伽马射线暴等各类瞬变源进行在轨快速探测、证认、分类，并触发双星协同观测。

“人工智能不能因为缺失算力而缺席太空。”王坚表示，“三体计算星座”的构建，将大大拓展太空应用的边界，未来希望通过这个星座让老百姓也能便利地用上计算卫星、遥感卫星等带来的服务，这对空天产业的变革具有深远意义。

出品：南都官微运营部

统筹：李湘莹

整合/编辑：许乐

美编：蔡沐晗

资料来源：新华社、央视新闻、科技日报、浙江之声、之江实验室、国星宇航等

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