原標(biāo)題：“三體計算星座”為啥把計算送上天

5月14日，我國首個整軌互聯(lián)太空計算衛(wèi)星星座正式進(jìn)入組網(wǎng)階段，這也是中國“三體計算星座”的首次發(fā)射。

首次發(fā)射的消息甫一公布便引發(fā)熱議。人們紛紛討論：“‘三體’名字是源于科幻小說嗎？”“為啥要把算力送上天？”“‘三體計算星座’具體能干啥？”……就公眾關(guān)心的問題，科技日報記者18日專訪了之江實驗室的相關(guān)專家。

第一問：為啥叫“三體”？

傳統(tǒng)的人造衛(wèi)星主要分為通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星三大類。而“三體計算星座”并非上述任何一種衛(wèi)星，它屬于第四類人造衛(wèi)星——計算衛(wèi)星。

早在2023年，浙江省實驗室——之江實驗室便聯(lián)合全球合作伙伴，開始構(gòu)建這一太空計算系統(tǒng)。2024年11月，團(tuán)隊宣布正式啟動“三體計算星座”項目。

中國工程院院士、之江實驗室主任王堅解釋，“三體”一詞源于牛頓提出的著名的“三體問題”，是指當(dāng)有三個或更多對象協(xié)同工作時，彼此間的相互作用如同天體之間的引力作用，呈現(xiàn)出一種極其復(fù)雜的關(guān)系。

“‘三體計算星座’就是希望匯聚不同創(chuàng)新主體的力量，共同完成太空計算的宏偉目標(biāo)。”王堅說。

第二問：為啥要“送算上天”？

傳統(tǒng)的遙感、通信、導(dǎo)航等衛(wèi)星數(shù)據(jù)需要先傳回地面，再由地面數(shù)據(jù)處理中心解析。這種“天感地算”的模式受限于地面站資源、帶寬等因素，數(shù)據(jù)傳輸效率低，信息損耗大，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)時效差等問題。另有統(tǒng)計顯示，科學(xué)家使用的太陽監(jiān)測等科學(xué)實驗衛(wèi)星每天會產(chǎn)生約500G的觀測數(shù)據(jù)，但只有20G左右的數(shù)據(jù)可以傳回地面。

“三體計算星座”要做的，是讓衛(wèi)星采集的信息在太空進(jìn)行在軌計算，直接向地面發(fā)送處理好的結(jié)果。“這就要把計算送上天。”之江實驗室計算星座科研任務(wù)總體部技術(shù)總師、天基計算系統(tǒng)研究中心副主任李超介紹，有了“三體計算星座”之后，太空應(yīng)用的邊界將得到很大拓展，很多原先不可能的任務(wù)也將有望實現(xiàn)。

本次發(fā)射的01、02號計算衛(wèi)星還搭載了廣西大學(xué)和中國科學(xué)院國家天文臺研制的宇宙X射線偏振探測器，將對伽馬射線暴等各類瞬變源進(jìn)行在軌快速探測、證認(rèn)、分類，實現(xiàn)雙星協(xié)同觀測?！叭绻麤]有太空在軌計算能力，就無法完成這項工作。所以我們說，計算星座將變革太空科學(xué)研究范式?！崩畛f。

之江實驗室總工程師、計算星座科研任務(wù)總體部總指揮趙志峰介紹，“三體計算星座”是千星規(guī)模的太空計算基礎(chǔ)設(shè)施，建成后總算力可達(dá)1000POPS（每秒百億億次運(yùn)算）。

本次首發(fā)12顆計算衛(wèi)星是構(gòu)建“三體計算星座”的第一步，搭載的星載智算系統(tǒng)、星間通信系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)整軌衛(wèi)星互聯(lián)，從而具備太空在軌計算能力。

其中，此次發(fā)射的計算衛(wèi)星核心載荷——星載智能計算機(jī)把衛(wèi)星算力從T級提升到P級，實現(xiàn)了10—100倍的提升；星載高通量路由器作為星座天地網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的核心設(shè)備，將完成星間、星地和星內(nèi)百G比特高速率、低延遲網(wǎng)絡(luò)傳輸。

此外，計算衛(wèi)星搭載的80億參數(shù)天基模型，是業(yè)內(nèi)首個多任務(wù)模型，堪稱星座的“智慧大腦”，能夠調(diào)度衛(wèi)星協(xié)同處理多源遙感數(shù)據(jù)，在軌自主完成對地觀測任務(wù)。

第三問：“三體計算星座”能干啥？

事實上，布局在天上的算力網(wǎng)，還是為地上的人服務(wù)的。

“以森林防火為例，傳統(tǒng)模式是衛(wèi)星捕獲數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸至地面進(jìn)行處理，處理時間為小時級。如今將算力和模型送上天，處理時間可從小時級提升到分鐘級甚至秒級?！崩畛硎?，“三體計算星座”未來將在城市治理、應(yīng)急救災(zāi)等多個領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用，為未來智慧城市建設(shè)提供更有效的數(shù)據(jù)支撐和在軌智能服務(wù)。

記者了解到，之江實驗室今年將完成超50顆計算衛(wèi)星的星座布局，并計劃在2027年前完成100顆左右的計算衛(wèi)星規(guī)模建設(shè)。（科技日報杭州5月18日電）