在剛剛過(guò)去的一周，美國(guó)太空探索技術(shù)公司SpaceX首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克發(fā)出了數(shù)千份星鏈互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)公開(kāi)測(cè)試版的邀請(qǐng)函。

如果說(shuō)智能手機(jī)時(shí)代“蘋(píng)果”率先破局，“安卓”奮起直追，那么在天基智能時(shí)代，馬斯克正以星鏈計(jì)劃的迅速推進(jìn)成為率先破局者，那么追趕星鏈的“安卓”又在哪里呢?

“未來(lái)的衛(wèi)星不會(huì)是單純的通信衛(wèi)星，而是要拼算力、拼軟件的。”在日前召開(kāi)的2020軟件定義衛(wèi)星創(chuàng)新論壇上，中國(guó)科學(xué)院軟件所研究員趙軍鎖表示，通過(guò)開(kāi)放的方式部署天基智能工程，融入開(kāi)源理念，形成共享、互通、合力的生態(tài)，發(fā)動(dòng)全社會(huì)的力量才會(huì)有更強(qiáng)大的后發(fā)動(dòng)力。

衛(wèi)星功能的實(shí)現(xiàn)需要借助草根力量

開(kāi)源的理念、開(kāi)放的模式讓“安卓”后來(lái)居上。安卓項(xiàng)目重要的誕生平臺(tái)GitHub(開(kāi)源軟件平臺(tái))上注冊(cè)的開(kāi)發(fā)者有5000多萬(wàn)，有將近1億的不同項(xiàng)目在開(kāi)發(fā)。

手機(jī)系統(tǒng)需要借助草根的力量，衛(wèi)星的功能實(shí)現(xiàn)也是一樣。

關(guān)于衛(wèi)星，你能想到的最樸素的愿望是什么?會(huì)不會(huì)是想讓衛(wèi)星給自己和地球拍個(gè)實(shí)時(shí)照?其實(shí)通過(guò)智能圖像判讀剔除云層的遮擋，再加上圖像合成技術(shù)，你的這個(gè)愿望可以實(shí)現(xiàn)。

“大部分星上要實(shí)現(xiàn)的功能，都有相應(yīng)的開(kāi)源軟件解決方案。”趙軍鎖說(shuō)。草根的智慧不容小覷。但問(wèn)題是，這些軟件能不能在衛(wèi)星上跑起來(lái)，衛(wèi)星的算力夠不夠。

“如果我們能夠把衛(wèi)星的計(jì)算能力提上去，讓功能軟件在天上‘上注’(即上載)并順利運(yùn)行起來(lái)，那么很多功能是不需要統(tǒng)籌開(kāi)發(fā)的。”趙軍鎖說(shuō)，激活草根的力量，能夠讓天基智能猶如站在巨人的肩膀上，得以快速發(fā)展推進(jìn)。

“我們希望有更多的人為衛(wèi)星去開(kāi)發(fā)軟件，有更多的廠(chǎng)家能夠研制超算平臺(tái)、兼容載荷等產(chǎn)品。”趙軍鎖說(shuō)，但為衛(wèi)星開(kāi)發(fā)軟件，門(mén)檻較高，開(kāi)發(fā)流程長(zhǎng)，需要驗(yàn)證。由于空間環(huán)境與地面環(huán)境完全不同，驗(yàn)證非常重要。

為此，中國(guó)科學(xué)院天基綜合信息系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通過(guò)“天智工程”的實(shí)施搭建了天智星云平臺(tái)，登錄之后，開(kāi)發(fā)者可以為在軌衛(wèi)星開(kāi)發(fā)軟件，并提供在軌驗(yàn)證，系統(tǒng)還匹配了商店，為開(kāi)發(fā)者提供必要的硬件和軟件開(kāi)發(fā)工具。“我們也在推進(jìn)開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)星座的建設(shè)。”趙軍鎖說(shuō)。

開(kāi)放的驗(yàn)證平臺(tái)讓“夠不著天”的軟件開(kāi)發(fā)者們有了一架通天的“橋”。自此，大量的開(kāi)發(fā)者有條件從基于地面網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)向基于衛(wèi)星的天基網(wǎng)絡(luò)的軟件開(kāi)發(fā)。

據(jù)介紹，很多在校學(xué)生加入了為衛(wèi)星開(kāi)發(fā)軟件的隊(duì)伍。例如，來(lái)自中山大學(xué)的歐陽(yáng)文俊與團(tuán)隊(duì)一起開(kāi)發(fā)的軟件，可以讓手機(jī)直接變成“衛(wèi)星電話(huà)”，在無(wú)人區(qū)、在海上等無(wú)基站的地方通過(guò)衛(wèi)星發(fā)“微信”。

“三個(gè)允許”讓草根智慧壯大天基智能

來(lái)自草根的軟件開(kāi)發(fā)得再完美、應(yīng)用功能再奇妙，如果不能進(jìn)入衛(wèi)星，也是徒勞。

允許第三方為衛(wèi)星開(kāi)發(fā)軟件;

允許第三方在衛(wèi)星上部署軟件;

允許第三方通過(guò)軟件上注持續(xù)擴(kuò)充衛(wèi)星功能和提升衛(wèi)星性能。

這3個(gè)允許是草根智慧最終能夠“壯大”天基智能的基礎(chǔ)。

“未來(lái)，衛(wèi)星不應(yīng)該是用功能定義的，比如氣象衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星等都明確了衛(wèi)星的功能。”中國(guó)通信學(xué)會(huì)衛(wèi)星通信專(zhuān)委會(huì)委員季文濤表示，未來(lái)的衛(wèi)星應(yīng)該是不同資源開(kāi)放的平臺(tái)和接口，能夠?qū)崿F(xiàn)跨行業(yè)、跨目標(biāo)的功能。

“這需要包括芯片、通訊協(xié)議等在內(nèi)的整個(gè)架構(gòu)的靈活性。”南京世域天基創(chuàng)始人郭正標(biāo)說(shuō)，如果一套終端在兼容不同衛(wèi)星時(shí)，協(xié)議之間有很多差異，將會(huì)大大折損效率。

更直白地說(shuō)就是，衛(wèi)星間的溝通語(yǔ)言被人為地割裂為“幾國(guó)外語(yǔ)”又沒(méi)有熟練地翻譯，將大大降低不同星座衛(wèi)星間的共享、互通。

在地面，由于有了協(xié)議，不會(huì)因?yàn)檫@臺(tái)機(jī)器用Windows系統(tǒng)，那臺(tái)機(jī)器用Linux系統(tǒng)就不能互傳信號(hào)了。

地面如此，天上也一樣。“我們開(kāi)發(fā)了適應(yīng)不同星座網(wǎng)絡(luò)的天智協(xié)議棧，通過(guò)虛擬化，將衛(wèi)星的IP和標(biāo)識(shí)進(jìn)行了有效統(tǒng)一，可實(shí)現(xiàn)天地一體化路由和傳輸。”趙軍鎖說(shuō)，天智協(xié)議棧的研制，不僅可以大力支撐國(guó)家天地一體化網(wǎng)絡(luò)以及航天科技、航天科工、中科院等行業(yè)部門(mén)衛(wèi)星系統(tǒng)的建設(shè)，對(duì)商業(yè)航天也將起到極大的促進(jìn)作用。

共享、互聯(lián)將爆發(fā)出巨大的未知力量

“去年，全球射電望遠(yuǎn)鏡聯(lián)網(wǎng)，為黑洞拍攝了首張照片。”中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研究員楊震表示，如果全球的空間科學(xué)衛(wèi)星能夠網(wǎng)聯(lián)起來(lái)，應(yīng)該會(huì)發(fā)現(xiàn)更多的未知科學(xué)現(xiàn)象。

天基互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用正在帶來(lái)越來(lái)越多的意想不到。以衛(wèi)星的視角可以通過(guò)航海油輪的載量判斷原油產(chǎn)量;通過(guò)衛(wèi)星對(duì)農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)數(shù)據(jù)的采集，還可以預(yù)判當(dāng)年的收成……

人類(lèi)已經(jīng)離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，人類(lèi)的腳步延伸到哪兒，網(wǎng)絡(luò)作為一種基礎(chǔ)設(shè)施就會(huì)延伸到哪兒。“從空間科學(xué)和深度探測(cè)的角度來(lái)講，我們也希望網(wǎng)絡(luò)能夠從地球一直延伸到深空。”楊震說(shuō)，雖然科學(xué)家對(duì)此也提出了一些構(gòu)想，例如構(gòu)建太陽(yáng)系里的通信網(wǎng)絡(luò)等。但目前，數(shù)據(jù)的傳遞速率限制了目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

更大的限制來(lái)自于能量，空間上如何實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)算的供能也是目前的“痛點(diǎn)”。當(dāng)衛(wèi)星走向智能，大量的運(yùn)算將需要大塊的太陽(yáng)能板提供能量。“顯然衛(wèi)星不能支持太陽(yáng)能板‘做加法’，或許未來(lái)一個(gè)新的芯片架構(gòu)，可以既支持人工智能在衛(wèi)星上使用，又保證低功耗。”郭正標(biāo)說(shuō)。

總體而言，低門(mén)檻、高性能是天基智能生態(tài)的關(guān)鍵詞。

“天智星云平臺(tái)是一個(gè)開(kāi)放、創(chuàng)新的平臺(tái)。”趙軍鎖說(shuō)，它為開(kāi)發(fā)者、第三方大大降低了“上星”門(mén)檻，軟件開(kāi)放通過(guò)網(wǎng)頁(yè)，甚至通過(guò)小程序的方式都可以訪(fǎng)問(wèn)，并且配備了機(jī)器學(xué)習(xí)平臺(tái)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)測(cè)評(píng)平臺(tái)等開(kāi)發(fā)者的“趁手裝備”，并希望通過(guò)硬件、軟件的進(jìn)步，讓平臺(tái)上的用戶(hù)可以更好地互通有無(wú)。

“現(xiàn)在星座計(jì)劃也被頻繁提出，但受限于技術(shù)、資金等原因，星座規(guī)模不可能太大，其提供的服務(wù)也是比較有限的。”趙軍鎖說(shuō)，整個(gè)行業(yè)如果變成很多孤立的小星座，它的開(kāi)發(fā)效率和服務(wù)效益將不會(huì)很高，提升整個(gè)星座網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值，需要合力。(記者 張佳星)

關(guān)鍵詞： 衛(wèi)星功能 天基智能