“这个“大脑”厉害了：高性能计算，让数据解决从地到天”

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哈氏合金 【科技在线】

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人工智能可用的数据是什么？ 将社会交流数据、棋谱、诗、病历比较，有数据将人工智能的高度提升到寰宇。 那是卫星采集得到的数据。

4月9日，央视宣布，软件定义卫星天智1号计划下半年在酒泉卫星发射中心发射升空。

天智是天基智能，和天智一号的其他不同之处在于，它搭载了小型云计算平台。 卫星项目牵引公司之一的中科院软件研究所研究员、软件定义卫星技术联盟秘书长赵军链在日前召开的软件定义卫星峰会上介绍。 云计算平台可以将获取的数据在天边进行计算，调用其他计算节点，根据任务诉求合理配置计算节点，进行智能计算。

在人工智能时代，对地观测卫星必须增长一个大脑。 中国科学院院士、中国工程院院士、武汉大学教授李德仁更形象地说。 他表示，如果天脑建成后，卫星数据的应用有可能通过手机接收和操作，届时卫星数据将成为大众可以获得的数据。

通过高性能计算，从地上到天上解决数据

例如，我们的海军在非洲巡逻遇到海盗时，卫星拍了照片，但它要花几个小时才能到中国。 空在地面站下载数据，地面站解决数据并发送到海军之前，海盗的船已经走了。 李德仁认为，目前的卫星系统存在系统孤立、新闻分离、服务滞后的问题。

除了反应迟缓外，性能不高也是目前卫星系统的普遍情况。 中国工程院院士、西安电子科技大学教授杨子牛说:“卫星在天上飞，但性能其实不高，每天约10分钟采集的数据在地面上是需要的。 另外，我国目前的通信、导航、遥感卫星都是各自系统化的，各卫星只承担一种功能。

据介绍，卫星目前的平均成本约为每公斤20万元，随着中国航天商业化市场的开放，航天行业开始走上市场化探索之路。 价格和生产这个市场的重要因素，开始调动宇宙产业内各方面的力量，在居住在寰宇的人类眼中发挥了巨大的效果。

目前，卫星运行和数据下载再分解是一个耗费大量时间的环节。 为了应对这个问题，李德仁提出了从对地观测卫星到对地观测大脑的应对构想。

李德仁认为，现在的人工智能技术水平越来越高，与地球空之间的新闻科学融合，地球空之间新闻的大量数据获取、智慧空之间的数据解决与挖掘、地球空之间的数据挖掘、。 这与人工智能获取新闻、深入挖掘和反应的三个阶段一致。

数据的解决从地上转移到天上。 卫星上的摄像头和智能解决系统可以快速解决所有视频，提取有效信息，驱动合适的APP。 李德仁说。

在这个系统的概念图中，虚拟的大脑悬挂在地球上，被称为高性能计算单元。 这是在接到地球入侵指令的基础上，对眼睛(遥感、导航卫星等)、通信卫星等)捕获的新闻进行综合计算并智能分解，将分解结果传达给地球客户。

//K0//]中飞艇和飞机捕捉到的地球表面//K0//之间的新闻也将被载入其中。 在李德仁的构想中，该系统可以解决星的协同数据，进行跨境大数据的挖掘、计算和评估，并且可以实现不超过分级延迟的实时智能。

星上识别比地面数据识别更难

我们此前负责灾害应急方面的科研项目，要求无人机对接收到的图像实时自动检测变化，灾害发生后灾害中心、灾害强度、破损情况等为灾害救援和灾后重建提供重要依据。 李德仁表示，该项目的紧急反应时间从时间级缩短为分级，为灾后黄金救援争取了宝贵的时间。 这种自动检测技术足够用于卫星。

人眼捕捉图像，人脑感知变化，迅速完成这项任务，但让人工智能理解和评价人类知识是非常困难的，特别是在薄弱的人工智能阶段。 地球上的ai经常被专家学者比喻为孩子，在得出与人类认识相似的结论之前，人类手把手地教了几千万遍。 在图像、语音识别方面，目前的ai技术发展很快，特别是在图像识别方面，特定的识别行业实现了不到1%的误识别率。

但是，星上识别远远难以识别和分解地面数据。

因此，我国学者进行了许多有益的尝试，如通过高分卫星获取图像，直接输入立交桥等字体可以实现实时定位和成像。 技术上涉及星的高精度实时几何定位方法、星上数据的智能压缩方法、变化检测和建模等重要问题。 李德仁说。

和地球上的ai一样，星上ai也同样面临着数据基础的获取问题，目前的星上数据无法共享，通信、导航、遥感卫星分别被系统化。 部门协同可能是一个难以处理的问题。 总参通信部的杨千里原副部长直接说，卫星的单一功能是因为部门间的分割已经明确。 另外，由于不同任务的卫星适用不同的硬件。 杨子牛说，不同频带的天线用于不同功能的卫星，例如导航和对抗巡逻的卫星所采用的天线各不相同。 另外，空日环境的高辐射、离子风暴、温度的剧烈变化等外部环境也对系统稳定性提出了高难度的挑战。

迈出大脑雏形、智能卫星进化的第一步

以前的照相机，为了防止边缘曲面变形，镜头越大越好。 现在手机的照相机镜头小，但也可以拍摄宽画面。 因为软件的进步弥补了硬件的不足。 中科院院士、中科院软件研究所研究员林惠民表示，软件定义卫星通过软件大规模化可以实现硬件小型化，降低卫星的研发价格，也可以缩短研发周期。

今年下半年发射的天智一号就是这样的卫星。 我们建立了开放的平台，鼓励所有公司、公司开发与之相适应的APP。 赵军锁表示，这是一颗能够不断更新软件的卫星，与其他卫星不同，这颗卫星上真的设有太空APP商店，人们可以通过手机访问并赋予任务，通过手机查看执行结果。

天智1号由中科院软件牵引，中科院微小卫星创新研究院承担研发和测试工作，主要负载包括能耗低、计算能力高的小型云计算平台、1台超分摄像头和4台国产高端智能手机。 在太空苛刻的环境中，云平台需要智能配置计算节点，根据地面诉求，计算和分解摄像头和手机收集的数据，传输到地面主机站点和APP端

为了丰富和充实这个卫星，中科院软件研究所去年主办了软件定义卫星软件创新设计大赛，试图通过比赛来吸引创新应用。 获胜的软件在天智一号登场，将在真太空接受检查。 简化卫星运输系统，降低卫星应用价格的应用获胜。 太空中，冗余度和繁琐程度非常有限，该软件可以提高卫星的自动驾驶控制能力。 获奖的廖翔代表做了如下发言。

另外，悬浮物等目标识别软件、三维重构软件等也将成为上星。 软件的应用有望比较有效地降低卫星的物理负荷，天智一号成为智能卫星。 通过软件或地面训练的神经互联网模型，在轨道上实时执行智能目标检测识别、智能云判读、基于强化学习的智能姿态控制等智能任务。 赵军锁表示，这是一个全新的尝试，虽然距离成熟的大脑还很远，但通过商业化模式，这是推动先前流传的卫星向智能卫星进化的第一步。