衛星拍攝的高清圖像、衛星遙感數據,這些“天數”都可以“天算”,即直接在太空計算分析,僅回傳結果……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。據悉,當前國內外企業、科研機構正加快“太空計算”布局。
通常,衛星需先將數據傳回地面,再由地面數據處理中心對其進行解析。太空計算有什麼不一樣?
“太空計算是指將計算資源部署在空間&&上,通過衛星等太空基礎設施實現數據的處理、分析和智能決策。”中科星圖副總裁、商業航天戰略部總經理郝雪濤告訴記者,與常規的地面計算相比,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,衛星拍攝的高清圖像可直接在太空分析,僅回傳結果。
算力為何要上天?業內分析認為,這既有技術演進的內在推動力,也有整體發展的戰略考量。
一方面,傳統的“天感地算”模式受限於地面站資源、帶寬等因素,僅有不到十分之一的有效衛星數據能傳回地面,且存在數據時效較差等問題。另一方面,衛星作為承載遙感觀測、通信、災害預警等關鍵任務的核心載體,面臨着從單向“數據採集”轉向“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、散熱等困境的戰略性方案。
“隨着天基信息系統的網絡化、智能化發展,太空計算成為全球科技競爭的戰略制高點。”郝雪濤説,從需求和效益角度來看,太空計算應用場景涵蓋通信、遙感、導航等多個領域,是未來社會數字化、智能化進程中的關鍵支撐。此外,其在全球快速連接、即時服務和智能決策方面優勢顯著,能夠為智慧城市、國防安全、氣象環境監測等提供有力保障。
國盛證券分析師宋嘉吉等人認為,算力飆升背後是電力供給的極限,因太空中獨特的真空環境與光照條件等,太空算力具備實時響應、分佈式協作等特性,且具備高運算效率。
當前,我國已將發展空天信息産業、推進衛星互聯網和天地一體化信息網建設,納入數字中國等多項國家戰略之中。企業、科研機構正搶抓機遇。
今年5月,由之江實驗室主導構建的“三體計算星座”成功發射入軌,這也是國星宇航“星算”計劃的首次發射。此次入軌的12顆計算衛星均搭載了星載智算系統、星間通信系統,能夠實現整軌衛星互聯,具備太空在軌計算能力,將構建天地一體化網絡。7月,中科星圖與中科曙光簽署合作協議,雙方將攜手研發高端太空計算芯片和模組,支撐服務“天數天算”,減少衛星數據傳輸到地面計算導致的延遲。
放眼國際,美國科技公司Starcloud提出,計劃在太空中建設首個千兆瓦級別數據中心;英偉達、亞馬遜、微軟等科技巨頭加快在低軌衛星互聯網、芯片等領域的布局。國盛證券分析稱,基於當前技術突破與産業實踐,太空算力已從概念驗證逐漸邁入工程化落地階段。
但同時,相較於常規地面計算,太空計算在技術突破、商業化等方面仍需進一步突破。
中科曙光總裁歷軍&&,根據測算,把和地面場景下相同的算力部署到太空,成本會大幅提升。現有的CPU等器件,在太空裏會受到宇宙射線的影響,可靠性降低,所以能耗、算法等相關技術需要重新按照太空的要求去做設計。
“受限於衛星體積、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高速、低時延和安全傳輸方面仍需進一步突破。”郝雪濤&&,太空計算是具有潛力的未來産業,將伴隨我國商業航天可重復使用火箭取得重大突破,低成本、批量化衛星製造能力的發展而發展。未來還需要在政策引導、核心技術創新、標準制定等方面匯聚多方力量,推動上下游企業深度協同,不斷拓展太空應用的邊界。(記者 郭倩)