把人工智能送上天！「三體計算星座」首發奏凱

轉自：中國科學報

長征系列運載火箭的第576次飛行，因為新「乘客」的加入，註定不尋常。

5月14日12時12分，長征二號丁運載火箭在酒泉衞星發射中心成功發射，這次升空的「乘客」可不簡單：12顆搭載了智算系統、星間通信系統的計算衞星。它們不僅具備太空在軌計算能力，還能夠實現整軌衞星互聯，構建「天地一體化網絡」。

作為之江實驗室主導構建的「三體計算星座」的首次發射，此次一箭十二星發射任務的背后，有着一個更大的目標：把人工智能送上天。

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「人工智能不能因為缺失算力而缺席太空。」中國工程院院士、之江實驗室主任王堅對《中國科學報》談到，希望通過構建「三體計算星座」，促進空天產業進步，讓老百姓更便利地用上衞星服務。

把人工智能送上天有何用意？王堅院士口中「三體計算星座」，又藏着哪些玄機？

從「天感地算」到「天感天算」

以往，衞星數據的處理，都要依靠通信系統回傳地面，然后由地面數據處理中心對其進行解析，這種模式可形象稱之為「天感地算」。據瞭解，受限於地面站資源、帶寬等因素，「天感地算」的模式下，僅有不到十分之一的有效衞星數據能傳回地面，導致大量數據無法利用；與此同時，數據通信也需要時間，這也造成在某些數據處理中存在時效性差的問題。

之江實驗室構建的「三體計算星座」就致力於突破這一卡點。

據之江實驗室總工程師、計算星座科研任務總體部總指揮趙志峰介紹，「三體計算星座」是由之江實驗室協同全球合作伙伴共同打造的千星規模的太空計算基礎設施，建成后總算力可達1000POPS（每秒百億億次運算）。本次首發入軌的12顆計算衞星均搭載了星載智算系統、星間通信系統，衞星互聯后可具備5POPS計算能力和30TB存儲容量。

這背后離不開一系列太空計算軟硬件技術的突破：爲了在有限空間儘可能多地部署算力，之江實驗室瞄準提升算力開展攻關，突破性地將星載智能計算機的算力從從T級提升到P級，此次升空的計算衞星最高單星算力達0.74POPS，實現了算力近百倍的提升；作為星座天地網絡互聯的核心設備，星載高通量路由器將承擔星間、星地和星內百G比特高速率、低延迟網絡傳輸的任務；天基分佈式操作系統就像「星座資源管家」，能對星座的算力、存儲、網絡等資源進行統一管理，實現在軌計算任務編排調度及應用狀態監測。

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衞星同時還搭載了80億（8B）參數的天基模型，它是星座的「智慧大腦」，能調度衞星協同處理多源遙感數據，實現在軌自主完成對地觀測任務。此次升空，它將執行異軌衞星激光接入、天文科學觀測等在軌試驗任務。

「算力升空、在軌組網、模型上天，‘三體計算星座’將變‘天感地算’為‘天感天算、天地協同’。」王堅説，「三體計算星座」的構建，有望大大拓展太空應用的邊界。

多主體協同，實現「不可能」

「三體計算星座」與劉慈欣知名科幻小説《三體》同名，引人遐想。它的名字有什麼來由？

王堅解釋説，這個名稱其實源於牛頓提出的「三體問題」，其大意是當有三個以上的對象協同工作時，主體之間的相互作用就如同天體之間的引力作用一樣，是一種極其複雜的關係。

「三體計算星座」也匯聚了不同創新主體的力量。據瞭解，之江實驗室聯合國星宇航、氦星光聯、航天馭星、天鏈測控等合作伙伴，於2024年7月成立了之江實驗室計算星座科研任務總體部（以下簡稱總體部），各展其長，實施有組織科研——

之江實驗室負責首發任務「星載智能計算機」等太空計算軟硬件和天基模型的研製，國星宇航專注於智能網聯衞星平臺的研發和整星製備，氦星光聯則擔下了激光通信終端的研製工作……12顆計算衞星，關聯的是百余個硬件、兩百余款軟件、近百萬行代碼。總體部200多名科研人員夜以繼日、集智攻關，不到9個月，首發任務的各項工作準備就緒。

「這在傳統航天項目里，這幾乎是不可能實現的。」總體部技術總師、天基計算系統研究中心副主任李超感嘆。

值得一提的是，本次發射的衞星還搭載了中國科學院國家天文臺和廣西大學研製的宇宙X射線偏振探測器。有了它，計算星座將可以通過「天基天文時域模型」對伽馬射線暴等各類瞬變源進行在軌快速探測、證認、分類，並觸發雙星協同觀測，實現秒級判斷和99%的識別準確率，暢享「人工智能+」推動的太空科學研究範式變革。

「組建一個太空計算星座，並讓星座充分發揮其價值，是一項非常龐大、極度複雜的系統工程。」之江實驗室黨委書記佟桂莉對記者表示，協作各方始終以實際行動探索機制創新，充分發揮了新型研發機構、企業、高校各自的優勢，共同以科技創新來推動產業創新。

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短暫歡呼過后，新一軌工作啟動

把算力送上天，讓計算衞星實現互聯互通，進而把人工智能送上太空，這就是「三體計算星座」要講述的故事。而隨着一箭十二星的首發成功，也標誌着我國首個整軌互聯的太空計算星座正式進入組網階段。

在王堅看來，率先探索構建太空計算星座，是一件「非常需要探索精神的事情」。

「有了太空計算星座之后，太空應用的邊界被大大拓展了，可以做很多原先不可能的事情。」王堅告訴《中國科學報》，他特別希望看到，未來星座達到一定規模后，能讓老百姓也能非常便捷用上計算衞星、遙感衞星等帶來的服務。

現在，在之江實驗室「三體計算星座」指揮控制大廳，首發衞星的第一組遙測數據已經順利回傳。短暫的歡呼過后，科研團隊沒有松懈下來，他們馬不停蹄地投入到后續的研發中，以確保衞星組網、在軌觀測和計算等任務的順利執行。

趙志峰對《中國科學報》表示，隨着首發奏凱，「三體計算星座」新一軌衞星發射任務的研製工作也隨之啟動——他們今年的發射目標，是超50顆計算衞星的星座佈局。

隊伍也在壯大：國星宇航、智星空間、地衞二、開運聯合、藍箭鴻擎、十方星鏈、中科睿格、微納星空……「在星座的建設、投入、使用等方面，我們將通過共商、共建、共享、共發展的模式，共同實現太空計算願景。」