衛(wèi)星拍攝的高清圖像、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),這些“天數(shù)”都可以“天算”,即直接在太空計算分析,僅回傳結(jié)果……距離地球表面幾百公里的軌道上,無聲的太空計算悄然進行。據(jù)悉,當(dāng)前國內(nèi)外企業(yè)、科研機構(gòu)正加快“太空計算”布局。
通常,衛(wèi)星需先將數(shù)據(jù)傳回地面,再由地面數(shù)據(jù)處理中心對其進行解析。太空計算有什么不一樣?
“太空計算是指將計算資源部署在空間平臺上,通過衛(wèi)星等太空基礎(chǔ)設(shè)施實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理、分析和智能決策。”中科星圖副總裁、商業(yè)航天戰(zhàn)略部總經(jīng)理郝雪濤告訴記者,與常規(guī)的地面計算相比,太空計算減少了地面依賴、降低了信息時延,提升了全球信息獲取與處理能力。譬如,衛(wèi)星拍攝的高清圖像可直接在太空分析,僅回傳結(jié)果。
算力為何要上天?業(yè)內(nèi)分析認為,這既有技術(shù)演進的內(nèi)在推動力,也有整體發(fā)展的戰(zhàn)略考量。
一方面,傳統(tǒng)的“天感地算”模式受限于地面站資源、帶寬等因素,僅有不到十分之一的有效衛(wèi)星數(shù)據(jù)能傳回地面,且存在數(shù)據(jù)時效較差等問題。另一方面,衛(wèi)星作為承載遙感觀測、通信、災(zāi)害預(yù)警等關(guān)鍵任務(wù)的核心載體,面臨著從單向“數(shù)據(jù)采集”轉(zhuǎn)向“邊緣智能”,再到“天地一體化”智能算力運營的躍遷趨勢,催生了“太空計算”這一場景。此外,太空算力已成為不少國家破解地面算力能源、散熱等困境的戰(zhàn)略性方案。
“隨著天基信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展,太空計算成為全球科技競爭的戰(zhàn)略制高點。”郝雪濤說,從需求和效益角度來看,太空計算應(yīng)用場景涵蓋通信、遙感、導(dǎo)航等多個領(lǐng)域,是未來社會數(shù)字化、智能化進程中的關(guān)鍵支撐。此外,其在全球快速連接、即時服務(wù)和智能決策方面優(yōu)勢顯著,能夠為智慧城市、國防安全、氣象環(huán)境監(jiān)測等提供有力保障。
國盛證券分析師宋嘉吉等人認為,算力飆升背后是電力供給的極限,因太空中獨特的真空環(huán)境與光照條件等,太空算力具備實時響應(yīng)、分布式協(xié)作等特性,且具備高運算效率。
當(dāng)前,我國已將發(fā)展空天信息產(chǎn)業(yè)、推進衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)和天地一體化信息網(wǎng)建設(shè),納入數(shù)字中國等多項國家戰(zhàn)略之中。企業(yè)、科研機構(gòu)正搶抓機遇。
今年5月,由之江實驗室主導(dǎo)構(gòu)建的“三體計算星座”成功發(fā)射入軌,這也是國星宇航“星算”計劃的首次發(fā)射。此次入軌的12顆計算衛(wèi)星均搭載了星載智算系統(tǒng)、星間通信系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)整軌衛(wèi)星互聯(lián),具備太空在軌計算能力,將構(gòu)建天地一體化網(wǎng)絡(luò)。7月,中科星圖與中科曙光簽署合作協(xié)議,雙方將攜手研發(fā)高端太空計算芯片和模組,支撐服務(wù)“天數(shù)天算”,減少衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬗嬎銓?dǎo)致的延遲。
放眼國際,美國科技公司Starcloud提出,計劃在太空中建設(shè)首個千兆瓦級別數(shù)據(jù)中心;英偉達、亞馬遜、微軟等科技巨頭加快在低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、芯片等領(lǐng)域的布局。國盛證券分析稱,基于當(dāng)前技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)實踐,太空算力已從概念驗證逐漸邁入工程化落地階段。
但同時,相較于常規(guī)地面計算,太空計算在技術(shù)突破、商業(yè)化等方面仍需進一步突破。
中科曙光總裁歷軍表示,根據(jù)測算,把和地面場景下相同的算力部署到太空,成本會大幅提升。現(xiàn)有的CPU等器件,在太空里會受到宇宙射線的影響,可靠性降低,所以能耗、算法等相關(guān)技術(shù)需要重新按照太空的要求去做設(shè)計。
“受限于衛(wèi)星體積、重量和能源供給,在軌能夠部署的算力依然有限。星間鏈路與天地鏈路在實現(xiàn)高速、低時延和安全傳輸方面仍需進一步突破。”郝雪濤表示,太空計算是具有潛力的未來產(chǎn)業(yè),將伴隨我國商業(yè)航天可重復(fù)使用火箭取得重大突破,低成本、批量化衛(wèi)星制造能力的發(fā)展而發(fā)展。未來還需要在政策引導(dǎo)、核心技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)制定等方面匯聚多方力量,推動上下游企業(yè)深度協(xié)同,不斷拓展太空應(yīng)用的邊界。(記者 郭倩)
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