北郵教授王尚廣：讓更多人能同時(shí)使用衛(wèi)星計(jì)算

5月17日消息，由搜狐主辦的2023搜狐科技峰會(huì)17日上午在北京開(kāi)幕。峰會(huì)下午，北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院副院長(zhǎng)、網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、北郵一號(hào)衛(wèi)星總負(fù)責(zé)人王尚廣以《星耀背后的探索與堅(jiān)守: 以天算星座為例》為主題進(jìn)行演講。

他認(rèn)為，如今地上的計(jì)算，超級(jí)計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)，包括手機(jī)、小的計(jì)算單元蓬勃發(fā)展，但是天上的計(jì)算任重道遠(yuǎn)。國(guó)內(nèi)外一直在衛(wèi)星方面做研究，中國(guó)是后起之秀，但存在體制機(jī)制和技術(shù)創(chuàng)新突破兩方面隱憂，地面站也很少。

“所以我們構(gòu)建了一個(gè)天算星座，目前定位面向國(guó)家需求，瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿，立足產(chǎn)學(xué)研用，爭(zhēng)創(chuàng)國(guó)際領(lǐng)先，最終服務(wù)人類社會(huì)?！?王尚廣表示，希望通過(guò)天算星座能夠提供一個(gè)新的渠道或途徑，讓更多的人能夠同時(shí)使用衛(wèi)星計(jì)算。

以下為王尚廣演講全文：

我今天分享的是星耀背后的探索與堅(jiān)守，我們知道地上的計(jì)算蓬勃發(fā)展，超級(jí)計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)，包括手機(jī)、小的計(jì)算單元蓬勃發(fā)展，但是天上的計(jì)算任重道遠(yuǎn)。

比如說(shuō)天上的衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)一個(gè)目標(biāo)，按照傳統(tǒng)的方式傳到地面站，結(jié)果下達(dá)再處理，再讓衛(wèi)星做識(shí)別的時(shí)候，目標(biāo)已經(jīng)走了，最簡(jiǎn)單的是在天上發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，在天上計(jì)算，把結(jié)果傳回來(lái)，經(jīng)緯度傳過(guò)來(lái)，直接把指令發(fā)過(guò)去，讓衛(wèi)星實(shí)時(shí)的對(duì)目標(biāo)可以做一個(gè)跟蹤。

天上計(jì)算指的是小計(jì)算嗎？不是，還有更大的遠(yuǎn)景。比如說(shuō)微型計(jì)算的廣泛性，提升人類的生存質(zhì)量，說(shuō)一個(gè)例子，聯(lián)合國(guó)教科文組織預(yù)測(cè)，要到2025年實(shí)現(xiàn)全球75%的人自由訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，在其他很多國(guó)家，比如說(shuō)南美、東南亞、非洲很多上網(wǎng)是困難的。

另外是維護(hù)人類健康發(fā)展，也需要衛(wèi)星，不管是碳中和還是救災(zāi)，還是未來(lái)拓展人類的生存空間，我們都知道現(xiàn)在地球上，600年的歐洲一樣，開(kāi)展星際大航海，衛(wèi)星在里面發(fā)揮重要的作用。

國(guó)內(nèi)外一直在衛(wèi)星方面做研究，美國(guó)在這方面是一枝獨(dú)秀，但是獨(dú)秀不可怕，可怕的是它滿天開(kāi)花，亞馬遜、黑杰克各種系統(tǒng)都有，英國(guó)緊隨其后，多國(guó)仍在奮斗。中國(guó)是后起之秀，星網(wǎng)更進(jìn)一步，民營(yíng)航天發(fā)展迅速，后起之秀存隱憂，一種是體制機(jī)制，一種是技術(shù)的創(chuàng)新突破。

地面站我們國(guó)家也很少，在技術(shù)方面怎么突破呢？突破遇到很多問(wèn)題，我們比如說(shuō)天上多張網(wǎng)，地上一張網(wǎng)，協(xié)議體制多樣，管理多樣，導(dǎo)致網(wǎng)網(wǎng)不同，傳統(tǒng)的傻星、智星、呆星。星上不夠算，地上算不及，數(shù)據(jù)到地難到達(dá)，算算失衡。

衛(wèi)星計(jì)算破除三個(gè)條戰(zhàn)，算在何方呢？星上計(jì)算，星間計(jì)算、星地計(jì)算、占地計(jì)算，算難不難？難。星上計(jì)算多受限，衛(wèi)星的成本不貴，但是衛(wèi)星的發(fā)射成本很貴，市場(chǎng)報(bào)價(jià)一公斤20萬(wàn)。

另外一個(gè)空間受限，不像地面，直接擺個(gè)服務(wù)器就可以了，算力受限，第三能源受限，不像地面上隨便用。因?yàn)樘?yáng)能發(fā)電。

第三，空間算力能源都解決之后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)散熱散不出去，算力起來(lái)了，但是散熱散不出去，它沒(méi)有空氣，立馬降下來(lái)了。星間計(jì)算多頻發(fā)，時(shí)空連通動(dòng)態(tài)性。

站地計(jì)算融合難。地面任務(wù)很難協(xié)同，但是千難萬(wàn)難都不難，真實(shí)環(huán)境最期盼，地上千仿萬(wàn)算，不如地面跑一遍。我們之前做了很多實(shí)驗(yàn)，在地面上沒(méi)問(wèn)題，到天上出現(xiàn)各種問(wèn)題。學(xué)術(shù)界一直呼吁，能不能建一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，讓大家在上面做一些探索，讓對(duì)衛(wèi)星感興趣的，做一些實(shí)驗(yàn)分析。

所以我們構(gòu)建了一個(gè)天算星座，目前定位面向國(guó)家需求，瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿，立足產(chǎn)學(xué)研用，爭(zhēng)創(chuàng)國(guó)際領(lǐng)先，最終服務(wù)人類社會(huì)，北郵通信起家，我們有重點(diǎn)任務(wù)，有衛(wèi)星操作系統(tǒng)等等是我們關(guān)注的重點(diǎn)任務(wù)，目的是建設(shè)衛(wèi)星科研實(shí)驗(yàn)云。

我們的開(kāi)放開(kāi)源平臺(tái)，目前的狀態(tài)是“5星、7站、4發(fā)起”：5顆星，一主一輔兩邊緣，兩顆邊緣星；7站兩個(gè)站是我們建立的，一個(gè)是華東站，一個(gè)是華南站；4發(fā)起，我們發(fā)起了天算聯(lián)盟，跟米蘭大學(xué)，還有國(guó)內(nèi)30多家單位。我們發(fā)起了IEEE的國(guó)際會(huì)議。我們發(fā)起了代碼上太空競(jìng)賽，目的讓更多人了解衛(wèi)星領(lǐng)域，讓衛(wèi)星變得觸手可及。

第一，我們做了一個(gè)星載5G核心網(wǎng)系統(tǒng)，很榮幸獲得了IEEE Satellite衛(wèi)星技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)，比美國(guó)NASA提前近一年實(shí)現(xiàn)在軌部署。是不是把核心網(wǎng)放在星上很容易呢？也很難，它有三大挑戰(zhàn)：一是兩高不對(duì)稱，高碼率，還有帶寬不對(duì)稱，還有高丟包率；第二個(gè)是兩性亂信令。

第二，我們探索做了一個(gè)云原生的衛(wèi)星計(jì)算平臺(tái)，把衛(wèi)星改造成為云的平臺(tái)，目的我們想把衛(wèi)星做成帶翅膀的PC，或者衛(wèi)星變成帶翅膀的服務(wù)器，這就是我們的目標(biāo)。

我們也獲得了一系列獎(jiǎng)，通過(guò)這種云原生邊緣計(jì)算平臺(tái)在星上計(jì)算，我們能夠大幅度的提升在軌識(shí)別準(zhǔn)確度，同時(shí)減少衛(wèi)星回傳的數(shù)據(jù)量，并且開(kāi)展了相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

我們做的腦機(jī)控制衛(wèi)星，重點(diǎn)不在腦機(jī)，而是用非常簡(jiǎn)單的腦機(jī)，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)在軌衛(wèi)星的控制，它的核心難點(diǎn)還是協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，通過(guò)在互聯(lián)網(wǎng)在家里面就可以控制衛(wèi)星。

另外，衛(wèi)星大家覺(jué)得是不是很難？不難，衛(wèi)星我行你也行，我們看惠州學(xué)院計(jì)算機(jī)，在我們北郵一號(hào)就有科研任務(wù)，煙臺(tái)大學(xué)計(jì)算機(jī)在北郵一號(hào)也有科研任務(wù)，桂林電子計(jì)算機(jī)學(xué)院也有任務(wù)，是我們給大家做了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，我們把底層網(wǎng)絡(luò)通信存儲(chǔ)一系列東西把它屏蔽化，提供通用平臺(tái)，讓你在地面上做驗(yàn)證，能夠放到天上，所以這是我們北郵一號(hào)做的工作。

當(dāng)前進(jìn)展，我們做了星地協(xié)同聯(lián)邦學(xué)習(xí)訓(xùn)練，目的提高在軌識(shí)別精確度，還有地面站輔助的遙感影像服務(wù)框架。未來(lái)工作，我們“一軟一硬”，軟的是什么？軟的我們要做衛(wèi)星操作系統(tǒng)，基于RUST語(yǔ)言雙內(nèi)核操作系統(tǒng)，今年7月份會(huì)上天。硬的是太空服務(wù)器，做了2U內(nèi)提供400通用計(jì)算核、打造300TOPS算力。

太空服務(wù)器是什么？我們把50臺(tái)SOC芯片連在一起做計(jì)算，手機(jī)的計(jì)算能力很強(qiáng)，通過(guò)輕量級(jí)的芯片低功耗來(lái)解決星上算力的提升問(wèn)題。

傳統(tǒng)的衛(wèi)星領(lǐng)域是“三高”，高門檻、高開(kāi)銷、高封閉，我們是“三開(kāi)”，開(kāi)放、開(kāi)源、開(kāi)心，所以我們天算星座希望通過(guò)“三開(kāi)”對(duì)傳統(tǒng)的衛(wèi)星領(lǐng)域“三高”，能夠提供一個(gè)新的渠道或一個(gè)途徑，讓更多的人能夠同時(shí)衛(wèi)星計(jì)算，衛(wèi)星這個(gè)領(lǐng)域，為我國(guó)在這方面科技提供支撐，同時(shí)最終的目的還是服務(wù)人類社會(huì)。

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