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标题: 中国新型计算卫星技术、应用前景与未来智能算力布局 [打印本页]

作者: xiejin77 时间: 3 天前
标题: 中国新型计算卫星技术、应用前景与未来智能算力布局
本来也正好在写智能算力的研究报告，正好也查到了计算卫星的一些情况，马鹿老师说起来，就发到坛子里吧。从我的角度来解释一下。
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中国新型计算卫星技术、应用前景与未来智能算力布局
1. 引言：天基计算的兴起与战略意义

在全球信息化、智能化的浪潮中，算力已成为驱动社会经济发展的核心生产力。然而，传统的地面计算中心在处理源自广阔空天领域的、具有海量实时特征的数据时，日益暴露出带宽不足、传输时延高等瓶颈。这些瓶颈限制了对空天信息的即时分析与快速响应能力。在此背景下，天基计算（Space-Based Computing）作为一种新兴的技术范式应运而生。它将计算能力直接部署于太空，旨在突破地面处理的局限，拓展计算的疆域。天基计算的出现，预示着卫星功能从传统的通信中继或遥感观测平台，向具备主动智能处理能力的太空信息节点演进，这不仅对深化科学研究、促进经济发展具有重要意义，更对国家战略的实施产生深远影响。这种转变标志着一种新的计算模式的出现，即太空本身正演化为一个动态的、智能的数据处理环境，这将深刻改变人类获取、处理和利用空间信息的方式。

2. 中国新型计算卫星星座概览

北京时间2025年5月14日12时12分，中国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将12颗计算卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道。此次发射标志着全球首个太空计算卫星星座的成功部署，开启了全球“太空计算时代”的新篇章。本次任务涉及多个关联的星座名称与计划。其中，“太空计算星座” (Space Computing Satellite Constellation) 是对此次任务中卫星星座的总体描述或任务代号。还有国星宇航“星算”计划 ("Star-Compute" Program by ADASpace) 是由商业航天公司国星宇航（ADASpace）发起的计划，此次发射是该计划的首次发射。最后也是名气最大的，之江实验室“三体计算星座” ("Three-Body Computing Constellation" by Zhejiang Lab) 是由浙江省重点科研机构之江实验室发起的计划，此次发射亦是该星座的首次发射。相关报道明确指出，“三体计算星座”也被称为“星算”计划，是国星宇航与浙江实验室的合作项目。这些名称反映了该项目很有可能由多个子项目构成，或者是在一个更宏大的国家级规划下，由不同实体分工协作推进。

主要参与机构与项目背景

此次计算卫星星座的研制与发射，汇集了中国在航天、计算及人工智能领域的顶尖力量，体现了产学研协同创新的模式。其中，国星宇航 (ADASpace) 作为“星算”计划的发起方之一，在此次任务中研制了人工智能载荷。该公司还拥有“灵境引擎”技术，可利用卫星遥感数据构建三维数字孪生模型，服务于应急安全、低空经济等领域，其角色更侧重于AI应用场景的开拓和下游服务的实现。而之江实验室 (Zhejiang Lab) 作为“三体计算星座”的发起方和主导构建单位，研制了核心的星载智能计算机和天基分布式操作系统，其角色偏向于提供星座的底层核心技术和计算架构。此外，报道提及“三体计算星座”由之江实验室与全球合作伙伴共同研发，同时为配合天基计算能力，还将与软通动力（SoftStone）、科普云（Kepu Cloud）等公司合作建立地面计算中心和人工智能平台，地面段的协同发展对于构建完整的天地一体化计算体系至关重要。这种由商业公司和国家级科研机构共同主导或深度合作的模式，显示了一种新的发展路径。之江实验室提供核心平台技术和计算架构，而国星宇航则专注于人工智能应用和潜在的商业化推广。这种模式能够充分发挥国家实验室的科研实力和商业公司的市场敏锐度及灵活性，有望比单一主体主导的项目更快地推动技术迭代和应用落地，这很可能是国家在战略性高科技领域推动创新的一种深思熟虑的策略。

星座的初步与长远目标

根据公开的可以查询的资料，该计算卫星星座的建设采取了分阶段实施、逐步扩展的策略。其初步目标是，首批发星座由12颗卫星组成，旨在形成初步的在轨计算能力，并对各项关键技术进行在轨验证与优化。在长远目标方面，国星宇航的“星算”计划远期目标是部署总计2800颗卫星，而之江实验室的“三体计算星座”目标是建成一个由数千颗卫星组成、总计算能力达到1000 POPS (Peta Operations Per Second，千万亿次每秒) 的大规模太空计算基础设施。在近期规划上，例如2025年当年，之江实验室计划与合作伙伴共同部署超过50颗计算卫星。这些宏伟的长期目标清晰地揭示了中国建设太空计算基础设施的决心和规模。项目从初步的12颗卫星验证系统开始，计划在同年内迅速扩展至50颗以上，并最终构建数千颗卫星的庞大星座。这种清晰的阶段划分和快速迭代扩展的计划，反映了中国在这一关键基础设施领域采取的敏捷开发和部署策略，意图迅速在天基计算领域建立起显著的技术和规模优势。这不仅表明对底层技术的高度自信，也透露出在实现空间计算和人工智能战略目标方面的紧迫感。

3. 核心技术原理深度解析

中国新型计算卫星星座的实现，依赖于一系列尖端技术的集成与创新，构建了一个从硬件到软件、从单星智能到星座协同的复杂系统。

卫星平台与智能载荷设计

每颗卫星的核心是其搭载的在轨智能计算系统 (On-orbit Intelligent Computing System)。这些系统由之江实验室研制，可能属于其“天目”系列星载智能计算机的范畴，为卫星提供了强大的边缘计算能力，是实现“天算”的关键硬件基础。与之协同工作的是由国星宇航等单位研制的AI载荷 (AI Payloads)，负责执行复杂的AI算法和模型推理。此外，卫星配备了遥感载荷与在轨数据处理 (Remote Sensing Payloads and Onboard Data Processing) 能力，能够获取地球表面的多模态数据，并直接在轨进行处理和分析，从而最大限度地减少对地面数据传输链路的依赖，降低时延，这直接服务于“天感天算”的理念。除了对地观测，部分卫星还搭载了用于空间科学研究的专用仪器，即天文科学观测载荷 (Astronomical Science Observation Payloads)，例如由广西大学和中国科学院国家天文台联合研制的X射线偏振探测器，用于探测和研究伽马射线暴等宇宙高能瞬变现象，表明星座具备多任务能力。

在轨智能计算系统架构与算力指标

在单星算力 (Single Satellite Computing Power) 方面，单颗计算卫星的峰值算力高达744 TOPS (Tera Operations Per Second，万亿次每秒)，这意味着每颗卫星都具备独立执行复杂AI模型的能力。对于首发星座总算力 (Initial Constellation Total Computing Power)，首批发射的12颗卫星组成的星座，其总在轨计算能力达到5 POPS (Peta Operations Per Second，千万亿次每秒)。星座的远期总算力目标 (Long-term Constellation Total Computing Power Goal) 是整个“三体计算星座”计划完成部署后，总计算能力预计将达到1000 POPS。在星上存储 (Onboard Storage) 方面，首发星座具备总计30TB的星上存储容量，为在轨存储原始数据、中间结果和AI模型提供了保障。关于处理单元细节 (Processing Unit Details)，尽管具体的芯片型号和架构并未详细披露，但从高达744 TOPS的单星算力推断，必然采用了性能强大的AI加速芯片。

星载大型人工智能模型及其作用

在模型规模 (Model Scale) 上，卫星搭载了参数量高达80亿的天基AI大模型，在轨部署如此规模的AI模型在航天领域是一项重大突破。关于模型作用 (Model Role)，该模型被誉为星座的“智慧大脑”，其核心功能是调度卫星协同处理来自不同传感器的多源遥感数据，从而实现在轨自主完成对地观测任务，例如智能目标识别、变化检测等。此外，该模型也支持天文科学观测等其他在轨任务的数据分析，是实现从“天感地算”向“天感天算”转变的核心技术支撑。

高速星间激光通信与组网技术

星座中的每颗卫星都配备了星间通信系统 (Inter-satellite Communication System)，能够实现同轨道乃至异轨道卫星之间的直接互联，形成一个动态的太空网络。在激光通信速率 (Laser Communication Speed) 方面，星间链路采用先进的激光通信技术，单条链路的最大通信速率可达100Gbps。作为星座内部网络以及星地链路连接核心设备的天基高速路由器 (Space-based High-Throughput Router)，支持卫星之间、卫星与地面站之间以及卫星内部各系统之间高达100Gbit/s的高速、低时延网络传输。高速星间激光链路和路由器的结合，为构建一个高效的分布式计算网络奠定了基础。

天基分布式操作系统与算力调度机制

据报道，该星座采用了天基分布式操作系统，其系统主要是扮演“星座资源管理器”的角色，能够对整个星座的计算资源、存储资源和网络资源进行统一的监控、管理和调度，负责编排在轨计算任务并监控应用程序运行状态。其核心技术 (Core Technologies) 是高性能的星载智能计算机、天基高速路由器以及天基分布式操作系统三者协同工作，构成了星座的智能核心。在算力调度原理 (Principle of Computing Power Scheduling) 方面，基于天基分布式操作系统，可以实现对星座内计算资源的灵活调度，根据任务需求及各卫星节点实时状态，智能地将任务分解并分配给一颗或多颗卫星协同处理，实现整个星座计算效能的最大化。

这一系列技术的融合，从强大的单星计算硬件、先进的AI大模型，到高速的星间互联网络，再到智能的分布式操作系统，共同构成了一个高度集成的天基计算生态系统。这并非简单地将地面服务器送入太空，而是针对空间环境的特殊性，以及在轨智能处理的需求，全新设计和优化的一整套软硬件体系。这种系统级的设计思路，目标是实现高度的在轨自主性和智能化的任务管理。例如，搭载的80亿参数大模型和分布式操作系统，其核心目标之一就是赋予卫星星座在轨自主完成复杂观测任务、并智能调度计算资源的能力。这将极大减少对地面测控的依赖，尤其适用于需要快速响应或在通信受限条件下执行的任务，从而有望彻底改变空间任务的执行模式。此外，星座设计伊始便考虑了多功能性，集成了对地观测、AI计算以及X射线偏振探测等多种载荷，这使得单次发射的效用最大化，能够利用统一的在轨计算平台支持多样化的科学探索和应用服务。

表1: 中国“太空计算星座”首发星核心技术参数

技术参数名称	指标数值
单颗卫星在轨智能计算系统算力	744 TOPS
首发星座总在轨计算能力	5 POPS
星间激光通信最大速率	100 Gbps
首发星座星上总存储容量	30 TB
星载天基模型参数量	80亿 (8 billion)
星座远期规划总算力	1000 POPS
星座远期规划卫星数量（“星算”）	2,800颗

4. 潜在应用领域与战略价值

中国新型计算卫星星座凭借其前所未有的在轨计算能力、先进的人工智能模型和高效的星间组网技术，将在多个领域催生革命性的应用，并具有重大的战略价值。

对地观测、空间探测与科学研究

在实时处理多源遥感数据方面，星座的核心优势在于能够利用星上搭载的大型AI模型，对获取的多源遥感数据进行实时、智能分析，从而自主完成复杂的对地观测任务，如大范围地表覆盖分类、精细化农业估产、城市动态监测等，这将极大提升对地观测的效率和信息提取的深度。对于天文科学观测，搭载的X射线偏振探测器等科学载荷将受益于在轨计算能力，能够对伽马射线暴等宇宙瞬变现象进行快速响应和初步数据分析，筛选有价值的观测数据，提高科学发现的几率。同时，它也能提升空间科学实验效率，对于其他各类空间科学实验，在轨计算可以直接处理实验产生的海量数据，进行初步筛选、压缩和分析，从而大幅减少数据回传的压力和时延，加速科学研究进程。

实时数据处理、应急响应与灾害监测

该星座能够有效克服传统卫星数据处理瓶颈，传统的卫星遥感应用模式是“天感地算”，即卫星负责采集数据，地面负责处理分析，这往往导致响应滞后，而计算卫星通过实现实时在轨数据处理，能够显著提升数据处理效率和应急响应速度。在应急安全与灾害监测方面，当发生地震、洪水、森林火灾等自然灾害时，计算卫星能够快速获取灾区影像，并利用星上AI能力进行实时分析，快速评估灾情、识别受损区域、规划救援路线，例如国星宇航的“灵境引擎”技术可以为应急安全等行业提供三维数字孪生数据和应用服务。此外，通过在轨对灾情数据进行智能分析，能够迅速生成决策支持信息，实现灾害快速评估与响应，为抢险救灾争取宝贵时间。

赋能数字经济与新兴产业

在低空经济领域，随着无人机、eVTOL等低空飞行器的发展，对高精度地理信息、实时监控与智能调度有强烈需求，计算卫星星座提供的动态三维数字孪生服务能够为低空交通管理、物流配送等提供关键数据支持。对于数字孪生城市/地球的构建，利用星座持续获取的高分辨率遥感数据，结合在轨计算能力，可以构建覆盖城市乃至全球的高精度、动态更新的数字孪生模型，为智慧城市管理、城市规划、环境监测、资源管理等提供了强大的工具。在游戏文旅方面，高精度的三维数字孪生数据，结合AI的场景理解与生成能力，也为游戏开发、文化旅游等领域提供了创新的素材和体验方式。更重要的是，该星座本身就是一个巨大的太空AI应用平台，其成功运行将积累宝贵的在轨AI模型训练、部署和运维经验，从而推动人工智能在太空的应用和发展。

军事与国防应用潜力

尽管公开信息主要强调民用和科研领域，但此类具备强大在轨实时处理、人工智能分析和安全通信能力的星座，其技术具有显著的军民两用潜力。在情报、监视与侦察 (ISR) 方面，星座能够对重点区域进行高频度观测，并利用星上AI实时分析遥感影像和截获的电子信号，快速生成有价值的情报，提升战场透明度。在战场态势感知与指挥控制 (C2) 方面，通过构建天基信息处理节点，可以实时整合多源战场信息，生成动态战场态势图，辅助指挥决策，并支持未来智能化、网络化的作战模式。

这些应用领域的拓展，反映出一种重要的趋势：天基信息服务正在从简单的数据提供，转向提供经过深度处理的、可直接应用的“信息产品”乃至“智能服务”。例如，国星宇航的“灵境引擎”旨在直接提供三维数字孪生数据和应用服务，而星座的AI大模型能够“自主完成对地观测任务”，这些都体现了向价值链高端的延伸。这种转变不仅能更快地传递有价值的洞察，也降低了用户端进行复杂数据处理的门槛，从而催生新的商业模式，并使更广泛的用户群体受益。同时，该计算卫星星座的许多应用方向，如低空经济、数字孪生等，与中国正在大力推进的“新基建”战略高度契合。“新基建”涵盖5G、人工智能、物联网、工业互联网等多个数据密集型领域，这些领域的发展都离不开强大的空间信息基础设施的支持。计算卫星星座作为“新基建”在空天领域的延伸，能够为智慧城市、自动驾驶、精细农业等新兴产业提供关键的数据源和算力支撑。这种与国家级经济发展规划的深度融合，预示着该星座将获得持续的政策支持，并有望在推动中国经济社会发展方面发挥切实作用。

5. 与国家未来智能算力布局的关联

中国新型计算卫星星座的部署，并非孤立的技术探索，而是深度融入国家未来智能算力整体布局的关键一环，与“东数西算”、“天地一体化算网融合”等国家级战略规划紧密相连，共同构筑国家数字经济和信息安全的核心竞争力。

融入国家战略

首先在“东数西算”工程方面，该工程旨在优化全国算力资源配置，将东部地区密集的算力需求引导至可再生能源丰富、气候适宜的西部地区进行处理。而天基计算可以作为“东数西算”在空间维度的重要补充和延伸，对于西部偏远地区、广阔海洋以及其他地面网络难以覆盖的区域产生的数据，在轨计算可以直接在数据源头进行预处理、特征提取乃至最终分析，从而大幅减轻东西向数据骨干网的传输压力。其次，在“天地一体化算网融合”方面，这是中国未来信息基础设施的核心理念之一，旨在构建一个覆盖空、天、地、海，集感知、传输、计算、应用于一体的立体化网络体系，计算卫星星座正是这一宏大架构中的关键空间节点，能够与地面计算资源实现协同调度与资源共享。再次，它与国家“新基建”战略紧密相关，太空计算基础设施是“新基建”在空天信息领域的重要组成部分，为数字经济的蓬勃发展提供坚实底座。最后，它也服务于2030年人工智能领导地位目标，中国已将发展人工智能提升至国家战略高度，天基AI平台的建设是实现这一宏伟目标、抢占AI技术制高点的重要举措。

构建自主可控空天信息基础设施

在全球地缘政治日益复杂的背景下，建设自主可控的信息基础设施对于保障国家战略利益至关重要。发展自主的计算卫星星座，能够提升信息获取与处理的自主性，显著提升中国在空天信息获取、传输、处理和应用全链条上的自主可控能力，减少对国外技术和服务的依赖。同时，拥有自主的太空计算能力，可以将敏感数据的处理保留在可控范围内，从而保障国家数据安全与战略利益，应对数据跨境流动、网络攻击等安全风险。

对未来算力网络演进的影响

计算卫星星座的出现，将推动算力泛在化、普惠化，将算力的边界从地面拓展至广阔的太空，使得计算能力能够像水和电一样，无处不在、按需供给，让偏远地区、移动平台乃至深空探索都能便捷地获得强大的智能计算支持。此外，在轨智能计算将催生新型计算服务模式，例如面向特定应用的实时在轨分析服务、基于卫星自主决策的动态智能任务规划服务等，用户可以直接订阅处理后的信息产品或智能决策结果。

通过将计算能力部署到数据产生的源头（即太空中的传感器），中国正在积极应对“数据引力”问题以及星地通信带宽对海量原始数据传输的固有瓶颈。随着传感器分辨率和数据采集速率的不断提升，将所有原始数据下载到地面进行处理变得越来越不经济，也无法满足高时效性应用的需求。在轨计算通过对数据进行预处理、压缩、特征提取乃至直接分析，可以显著减少需要回传的数据量，降低对通信带宽的压力，并大幅缩短从数据采集到获得有价值信息的延迟。这种“计算前移”的策略，是对处理大规模空天数据在物理和经济层面挑战的战略性回应，有望使中国在快速从空基观测中提取价值方面获得显著优势，尤其是在灾害监测、环境预警、国家安全等时间敏感型应用中。

这一系列举措共同指向一个更宏大的愿景：构建一个真正实现“计算无处不在”的未来。 这不仅仅是将地面计算能力简单复制到太空，而是要构建一个空天地一体化的、协同调度的、智能化的国家级算力大网。在这个网络中，计算任务可以根据数据来源、处理需求、时效性要求等因素，在地面超算中心、云计算平台、边缘计算节点以及天基计算平台之间动态流转和优化分配。这种全新的算力基础设施将从根本上改变大规模数据的管理和处理方式，催生全新的全球尺度、实时响应的应用，并可能重塑未来计算网络的体系结构。这标志着国家关键基础设施的概念正在被重新定义，从传统的地面网络、能源系统等，稳固地扩展到了包括强大自主处理能力的太空领域。

6. 与SpaceX“星链”计划的简要对比

对比中国新型计算卫星星座与SpaceX的“星链”（Starlink）计划，能够更清晰地揭示两者在设计初衷、技术路径、核心能力及战略意图上的显著差异。

在设计理念与核心目标上，中国计算卫星星座的核心目标是构建一个功能强大的太空计算基础设施，实现普惠的、高效的在轨智能计算与数据处理服务，引领“太空计算时代”，其聚焦点在于“算”（计算与处理），秉持“天感天算、天地协同”的理念。而SpaceX "星链"的首要目标是提供覆盖全球的、低时延、高带宽的互联网接入服务，解决地面网络难以覆盖地区的上网问题，其聚焦点在于“通”（通信与连接）。

在技术架构与关键能力上，中国星座具备极强的通用人工智能计算能力，配备专用在轨智能计算机和天基分布式操作系统，星上直接部署大型天基AI模型用于自主任务与分析。星链卫星的在轨处理能力则主要服务于网络通信功能，其AI主要应用于网络优化和卫星自主操作。在星间链路上，两者均采用激光技术，但中国星座的链路主要服务于构建分布式计算网络，星链则主要用于构建全球互联网骨干网。

在主要应用场景与服务模式上，中国星座更侧重于对地观测数据的实时智能处理、空间科学探测、应急响应等，服务模式偏向提供高附加值信息产品或在轨计算服务。星链的主要应用是为全球用户提供宽带互联网接入，是典型的互联网服务提供商。

在发展路径与战略意图上，中国星座更多体现国家战略驱动，旨在构建自主可控空天信息基础设施。星链则主要由商业利益驱动，力图打造全球主导的卫星互联网服务，同时也具有显著的战略影响力。

虽然两者当前核心功能泾渭分明，但从长远来看，其发展路径可能存在一定的趋同性。值得注意的是，尽管两者都被赋予“天基大脑”的意涵，但其性质和功用不同。星链更像一个智能化的“神经系统”，提供信息交互通路；而中国计算卫星星座则致力于成为一个直接在轨执行复杂计算、分析和自主决策任务的“思考中枢”。

7. 面临的挑战、发展机遇与未来展望

中国新型计算卫星星座的成功发射，标志着天基计算时代的开启，但其后续发展仍面临诸多挑战，同时也孕育着巨大的发展机遇。

技术挑战

先是空间环境适应性问题，太空的辐射、高低温交变、真空等环境对高度复杂的计算单元和高密度存储单元的可靠性和寿命提出了严峻考验。其次是大规模星座的部署与运维，这涉及高昂的发射成本、高效的批量化生产与测试、复杂的在轨管理、精确的轨道控制以及快速的故障诊断与在轨修复或替换能力。再者是天基分布式操作系统的高效性与鲁棒性，作为星座的“大脑”，它需要在动态变化的网络拓扑、有限的星上资源以及可能的单点故障条件下，实现高效的资源调度和强大的容错处理能力。另外，星间链路的稳定性与带宽扩展也面临挑战，未来对链路的稳定性、抗干扰能力以及带宽仍有持续提升的需求。最后是AI模型的在轨更新与维护，AI算法和模型处于快速迭代中，需要建立安全、高效的机制实现在轨AI模型的远程更新、优化和维护，这使得“软件定义卫星”的理念更加突出。

成本与市场推广挑战

高昂的研发与部署成本是显而易见的，尖端技术的研发、高性能星载设备的制造以及大规模星座的发射和部署都需要巨大的资金投入。同时，商业模式的探索与成熟也至关重要，如何将强大的在轨计算能力有效地转化为可持续的商业价值，形成清晰、可行的商业模式是项目成功的关键。此外，还需要积极进行用户培育与生态构建，天基计算作为一种新兴服务，需要培育用户市场，构建围绕其应用和服务的生态系统。

发展机遇

一个重要的机遇是与5G/6G、物联网、大数据、AI等技术的深度融合，天基计算可以与地面新兴信息技术形成有效互补，例如结合6G网络构建更广覆盖、更智能的空天地一体化信息网络。同时，它也将催生空天信息产业新业态、新应用，强大的在轨计算能力将催生全新的应用场景和服务模式，如按需定制的实时情报服务、全球动态环境监测与预测等。并且，国家政策的大力支持与战略牵引也为计算卫星星座的发展提供了强有力的政策保障和战略牵引。

8. 总结与评估

核心观点总结中国近期发射的“太空计算星座”，以其创新的设计理念和强大的技术实力，标志着全球进入了“太空计算时代”的新纪元。该星座的核心技术特征在于其强大的在轨人工智能计算能力（单星高达744 TOPS，搭载80亿参数AI大模型）、支持高速数据交换的100Gbps星间激光链路、以及实现资源统一管理与任务智能调度的天基分布式操作系统。这些技术的集成，使得星座能够实现“天感天算、天地协同”的目标，即在太空直接对获取的数据进行智能分析和处理。

战略意义评估中国“太空计算星座”的部署，对于提升国家空天信息实时获取与智能处理能力、推动人工智能等前沿技术在空间领域的应用、以及支撑数字经济和“新基建”等国家战略具有不可估量的价值。它不仅是中国在构建自主可控空天信息基础设施方面迈出的关键一步，更是抢占未来全球科技竞争制高点、保障国家长远战略利益的重要举措。该星座的建设，将深刻影响中国在未来智能算力整体布局中的地位，通过与“东数西算”、“天地一体化算网融合”等国家计划的协同，共同构筑起国家数字主权和信息时代核心竞争力的坚实基础。这实质上是将国家关键基础设施的边界，从传统的陆地、海洋和网络空间，稳健地拓展到了广阔的太空领域，体现了对未来国家发展和安全需求的长远战略考量。

对未来的启示天基计算技术的兴起和发展，预示着未来信息处理模式的深刻变革。算力将不再局限于地面，而是向空天延伸，形成一个无处不在、按需分配的全球化智能计算网络。这将极大地拓展人类感知、认知和改造世界的能力，为科学发现、经济发展、社会治理乃至日常生活带来深远影响。

作者: 马鹿 时间: 3 天前
所有的这些的基础就是电力哪里来的？小型核聚变应用了？

作者: 赫然 时间: 3 天前
这篇非常应景。。。

有个事困惑俺：天基计算的需求从哪里来？
看了这个介绍，给我的感觉是，天地信息传输好像是个瓶颈。这个理解对不对呀？
还是，天基计算提供了更好的实时性？

作者: mezhan 时间: 前天 01:35

赫然发表于 2025-5-16 23:40
' X1 |$ l' H6 S* |0 H这篇非常应景。。。
p7 X4 m1 E3 c4 v4 r3 p5 h9 @0 G x+ U: _
有个事困惑俺：天基计算的需求从哪里来？

天基计算的需求 ------ 遥感原始数据处理. 即便是预处理也会大幅降低需传递的数据量.

毕竟卫星过顶有限, 接力传递无法胜任.

作者: 孟词宗 时间: 前天 05:10

赫然发表于 2025-5-16 23:40: C, @; l9 J9 G" Z% a$ R) _, D
这篇非常应景。。。
2 C% T, G, [# R- O6 g) z. V, c7 x7 g. G/ p' ^( Z* |, U6 S5 R
有个事困惑俺：天基计算的需求从哪里来？

这文章看着像 AI 写的

而且要搞 AI 计算，怎么看在地面建计算中心都比发射卫星便宜且技术简单。

作者: 孟词宗 时间: 前天 05:23

单颗卫星在轨智能计算系统算力 744 TOPS

这单颗卫星在轨智能计算系统算力还不如一张家用版的英伟达 RTX 5090。

RTX 5090 的参数如下：
AI - 3352 AI TOPS
Floating Point
- FP32 104.8 TFLOPS
- FP16 838 TFLOPS

也就是说，一张 RTX 5090 的算力相当于 4.5 颗卫星。

就更不用说 H100， H200 这类专用卡了。

所以这个解决方案，怎么看都像是个用来掩饰的幌子。

作者: 孟词宗 时间: 前天 05:30

mezhan 发表于 2025-5-17 01:35
7 q$ o; b) M' ?$ p天基计算的需求 ------ 遥感原始数据处理. 即便是预处理也会大幅降低需传递的数据量.
0 v$ V$ e4 ~9 H1 w0 n+ k4 B5 j) d2 D+ v6 a* L& d3 w+ W
毕竟卫星过顶有 ...

毕竟卫星过顶有限, 接力传递无法胜任.

所以要发射几千颗，搞成像星链那样的戴森球。其实发射这个对于预处理来说没有多大意义。尤其是 AI 处理往往还有个可靠性的问题。现在能看出来主要用途就是和星链一样，作为监视、通信甚至太空打击一体化的卫星。而且现在不去抢占轨道，再过一阵子最优化轨道就要被马保国的星链抢占完了。从占坑的角度来说，也得发个东西上去把坑占住了

作者: 走南闯北 时间: 前天 05:46

赫然发表于 2025-5-16 23:40+ L5 K5 w3 \' ?0 {" d
这篇非常应景。。。 ]/ c& g3 V7 B1 H' s" j0 p5 r; h

7 T& c+ k" p4 q6 t; J* d有个事困惑俺：天基计算的需求从哪里来？

找航母，找潜艇，找导弹，找小赖？
“其技术具有显著的军民两用潜力。在情报、监视与侦察 (ISR) 方面，星座能够对重点区域进行高频度观测”

作者: xiejin77 时间: 前天 21:12
本帖最后由 xiejin77 于 2025-5-17 21:14 编辑

赫然发表于 2025-5-16 23:405 P& [" _# N$ I1 o) S: E0 D) W. _, P/ ~
这篇非常应景。。。
0 d" w. `* X+ F' [4 _8 R3 A+ h! l; t4 I
有个事困惑俺：天基计算的需求从哪里来？

赫然老师好，看对这个事情感兴趣的老师比较多，俺在此专门把几个问题再拎出来说说吧。

电源部分内容，我不专业；所以咨询了在这个领域的大学同学，之前神六的某个电源模块她参与了设计。
@马鹿
一、计算卫星的电力来源与功耗考量
计算卫星的能源系统设计，旨在确保其在轨长期稳定运行并支持其高性能载荷的需求。其电力主要来源于太阳能电池阵列，这是一种在航天器上广泛应用的技术，通过光伏效应将太阳光直接转化为电能。这些太阳能帆板通常具有较大的展开面积以捕获足够的太阳光，并可能配备驱动机构以优化对日指向，从而最大化能量收集效率。由于卫星在轨道运行中会周期性进入地球阴影区，无法接收到太阳光，因此必须配备可充电蓄电池组，目前主流的是能量密度高、循环寿命长的锂离子电池。蓄电池在光照期由太阳能帆板充电，在阴影期或卫星执行峰值功率任务（如AI全速计算或高速数据传输）时放电，为卫星提供不间断的电力。整个电力系统的核心是电力管理与分配单元（PCDU），它负责调节和稳定电压，按需将电力分配给卫星的各个子系统，并智能监控和管理蓄电池的充放电过程，确保电力供应的安全与高效。
考虑到该计算卫星宣称具备744 TOPS的AI算力、100Gbps的星间激光通信能力以及多种科学观测载荷，其无疑属于功耗较高的卫星类型。虽然官方未公布确切功耗数据，但基于行业经验推测，其在轨运行的平均轨道功率（OAP）可能在数百瓦至接近一千瓦的范围。而在所有高耗能部件并发执行峰值任务时，瞬时峰值功耗可能会更高，可能达到一千瓦以上。这些估算数字其实已经是卫星电力系统设计面临的巨大挑战，即在严格的体积、重量和散热约束下，保障这个量级充足且可靠的能源供应。

@孟词宗
二、TOPS、FLOPS 与 TFLOPS：计算性能指标辨析
在讨论计算性能时，我解释一下TOPS、FLOPS和TFLOPS这三个术语。它们各自衡量计算能力的不同方面，理解其差异对于准确评估不同类型的处理器和系统至关重要。FLOPS，即每秒浮点运算次数，是衡量处理器执行浮点运算（涉及带小数点的数字）速度的指标。浮点运算对于需要高数值精度的应用，如科学计算、工程模拟和复杂的3D图形渲染等至关重要。TFLOPS是FLOPS的一个数量级单位，表示每秒万亿次浮点运算次数（1 TFLOPS = 10^12 FLOPS），它同样衡量浮点运算能力，常用于描述高性能计算系统（如超级计算机）和高端图形处理器（GPU）的性能，尤其在AI模型的训练阶段，常会涉及FP32（单精度）或FP16（半精度）等浮点运算。
与此不同，TOPS，即每秒万亿次运算，在当前人工智能领域，通常特指处理器执行整数运算的能力，尤其是低精度整数运算，如INT8（8位整数）。AI推理任务，例如图像识别、语音识别等，许多情况下可以在较低的数值精度下有效完成，而采用低精度整数运算能够显著提升计算速度并降低功耗。因此，TOPS已成为衡量AI芯片（如NPU、特定设计的ASIC以及GPU中的Tensor Cores）在执行神经网络推理时效率和速度的关键指标。
为了更清晰地展示它们的核心区别，可以参考下表：

[td]

指标	主要运算类型	主要应用领域	侧重点
FLOPS/TFLOPS	浮点运算 (带小数点)	科学计算、工程、图形渲染、AI模型训练 (高/混合精度)	数值计算的精度和速度
TOPS (AI)	整数运算 (常指INT8等低精度)	AI模型推理	AI推理的速度、效率和低功耗

总而言之，FLOPS/TFLOPS关注的是浮点计算能力，对精度要求较高的传统计算和AI训练更为重要；而AI语境下的TOPS则侧重于整数运算能力，尤其是在追求高效率和低功耗的AI推理场景中。因此，在比较不同计算平台的性能时，必须明确它们所指的运算类型和目标应用。对于卫星，其实tops值的说法就已经强调了是以推理任务为主的。

@孟词宗
三、关于“计算卫星不如GPU卡”的说法
将计算卫星的744 TOPS AI算力与未来可能出现的消费级旗舰GPU的潜在TOPS数值进行简单对比，并由此得出卫星性能不足的结论，这种看法忽视了两者在设计目标、运行环境、工程约束以及最终应用价值上的根本性差异。虽然未来高端GPU的INT8 TOPS理论峰值在数字上可能确实会超过特定卫星AI系统的指标，但这并不意味着卫星的在轨计算能力缺乏价值或技术含量不高。
卫星运行于太空这一极端恶劣的环境中，面临高真空、强宇宙辐射、剧烈的温度波动等严峻挑战，且一旦发射入轨便几乎没有维修的可能。因此，其所有组件，包括AI计算单元，都必须采用宇航级标准，经过极其严格的筛选、加固和冗余设计，以确保长期、高度可靠的自主运行。这与地面消费级GPU在温控良好、电力充足的受控环境下的运行条件截然不同。而且前面也说了卫星的能源供应极为有限，主要依靠太阳能，因此其所有载荷的设计都必须将能效比（TOPS/Watt）置于极高优先级，即在尽可能低的功耗下实现尽可能高的有效计算性能。相比之下，地面高性能GPU可以获取数百瓦的电力支持，其设计更侧重于在充裕能源下的峰值性能表现。再者，宇航级系统的研发周期漫长，测试验证标准极为严苛，元器件采购和制造成本也远非大规模生产的消费电子产品可比。最后，卫星AI系统的设计往往针对特定的在轨任务（如遥感图像的实时智能分析、特定目标的自主识别与跟踪等）进行深度优化，其价值体现在整个卫星系统所能提供的独特功能和解决的实际问题上，而非单一芯片的孤立参数。因此，744 TOPS的在轨AI计算能力，是在综合考虑了太空极端环境、严格功耗限制、超高可靠性要求以及特定应用需求后取得的工程成就，其评价应基于其特定的应用场景和系统贡献。

四、天基计算技术的应用优势与前景
将强大的AI计算能力部署在卫星上，实现“天基智能”或“在轨计算”，为空间信息的获取、处理和应用带来了革命性的变化，展现出多方面的显著优势。最直接的优势在于大幅提升了信息处理的实时性和响应速度。传统模式下，卫星获取的原始数据需要经过漫长的下传链路传输到地面中心进行处理分析，耗时较长。而在轨计算使得数据在采集后能够立即进行智能分析和信息提取，对于灾害应急响应、环境突发事件监测、动态目标跟踪等时间敏感型应用，能够将响应时间从数小时甚至数天缩短至分钟级，为及时决策和有效行动赢得宝贵时间。
而且在轨计算显著减轻了星地数据传输的压力。现代高分辨率遥感卫星每日产生的数据量极为庞大，远超现有星地通信链路的承载能力。通过在轨对原始数据进行智能筛选、特征提取、目标识别、变化检测或直接生成结构化的信息产品，可以极大压缩需要回传的数据量，从而降低对地面站带宽和存储资源的需求，提高整个空天信息系统的运行效率。此外，天基计算增强了卫星系统的自主性和智能化水平。搭载先进AI算法和天基操作系统的卫星或星座，能够实现更高级别的在轨自主任务规划、智能资源调度、故障自诊断与恢复，以及与其他卫星的协同工作，从而减少对地面测控指令的依赖，提升系统的灵活性和鲁棒性。这种能力也为探索更广阔的宇宙空间和执行更复杂的无人任务奠定了基础。
更进一步，在轨计算催生了全新的空天信息服务模式和应用场景。例如，可以提供按需定制的在轨AI分析服务，用户根据自身需求调用卫星的计算资源和算法模型；可以构建动态更新的全球高精度三维数字孪生模型，为城市管理、环境保护、资源勘查等提供精细化支持；也可以为地面通信网络未能覆盖的偏远地区（如远洋、极地、沙漠）提供直接的信息服务和智能分析支持。总而言之，计算卫星技术通过将智能处理能力前移至太空，正在重塑我们利用空间资源的方式，其在提升信息时效性、优化系统效率、增强服务能力以及拓展应用边界等方面的巨大潜力，预示着空天信息技术发展的一个重要方向。

五、天基计算与地面智算中心的协同与不可替代性
认为发展天基计算不如集中资源在地面建设更大规模的智能计算中心的观点，其实是未能全面认识到两者在功能定位、应用场景和解决问题层面上的本质区别与互补关系。地面智算中心无疑在AI模型训练、大规模数据存储与分析、复杂问题模拟等方面拥有无可比拟的算力规模、灵活性和可扩展性优势，是推动人工智能技术发展和应用的核心基础设施。然而，天基计算的价值在于其解决了地面智算中心在特定场景下固有的局限性，尤其是在处理即时产生的空间数据方面。
空间数据具有“即时产生、即时有价值”的特性。卫星在轨运行时，其传感器（如光学、雷达、高光谱等）会持续不断地产生海量原始数据。如果所有这些数据都依赖下传到地面智算中心进行处理，将面临星地通信带宽瓶颈、地面站过境窗口限制以及数据传输本身带来的固有延迟。对于灾害应急、国家安全、环境监测等诸多时间敏感型应用而言，这种延迟可能导致错失最佳的决策和响应时机。天基计算通过在数据产生的源头——卫星平台——进行即时处理，能够第一时间提取关键信息，生成可直接应用的决策支持产品，这是地面中心无法替代的“零公里”处理优势。
而且，天基计算是解决空间数据“洪流”问题的有效途径。随着传感器技术的进步，单颗卫星的数据获取能力持续增强，整个星座的数据产生量更是呈指数级增长。将如此庞大的原始数据全部下传不仅对通信链路造成巨大压力，也对地面存储和处理能力构成挑战。在轨智能处理能够对原始数据进行有效的筛选、压缩、特征提取和信息浓缩，仅将高价值、小体积的信息产品或关键元数据下传，从而极大提升数据传输效率和整个信息链路的效能。
再者，天基计算赋予了空间系统更高的自主性和灵活性。在一些特殊场景下，如深空探测任务中通信时延极大，或者在需要卫星星座进行快速、自主协同响应而地面干预不及时的场合，在轨的智能计算和决策能力变得至关重要。它可以使卫星或星座具备自主感知环境、自主规划任务、自主规避风险的能力，从而提升整个空间系统的智能化水平和任务执行的韧性。
因此，天基计算与地面智算中心是可以相互补充、协同发展。地面智算中心是训练复杂AI模型、进行深度数据挖掘和长期趋势分析的“后方大脑”；而天基计算则是将这些模型和能力部署到空间信息获取最前沿的“敏捷触角”和“边缘处理器”。理想的架构是两者高效协同：地面训练先进模型并上注到卫星，卫星在轨进行实时处理和初步分析，将结果和少量高价值数据传回地面，地面中心再进行更深层次的融合分析与模型迭代。这种“云边协同”的模式能够最大限度地发挥各自优势，共同提升空天信息系统的整体效能。

作者: 老财迷 时间: 前天 22:26
有2个感慨
一是太空计算星座，这是真领先的。欧美国家压根没有，等我们发射2、300颗卫星上去组网后，不知道当年吹星链的人，会不会吹下太空计算星座。
二是友商软通动力，它居然这么厉害，参与到这种大工程里了。

作者: 马鹿 时间: 前天 23:38

xiejin77 发表于 2025-5-17 08:12- \# w% Y: _% b" ?8 M0 H
赫然老师好，看对这个事情感兴趣的老师比较多，俺在此专门把几个问题再拎出来说说吧。4 T) ], z; f' }# P
* H6 t, |8 W, \( ~
电源部分内容，我 ...

我开始想的时候是带入AI计算所以觉得达不到。
但是实际上没有AI，没显示屏，电力消耗是电池可以提供的。

作者: 赫然 时间: 昨天 01:36

xiejin77 发表于 2025-5-17 08:12
) c7 @. B' Q6 v9 l" t) B$ D3 u赫然老师好，看对这个事情感兴趣的老师比较多，俺在此专门把几个问题再拎出来说说吧。
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5 M& O/ }7 M2 M& w) t4 q: O5 h电源部分内容，我 ...

解惑啦！！！

看来之前低估了天地之间通讯的难度。。。这样的情况下，就非常合理了。

解决了低精度快速反应的问题。而且不用把所有信息都传回来了，只要传输关键信息作为决策依据就可以了。

作者: 赫然 时间: 昨天 02:06
刚刚去查了一下星链的传输速度，差不多20Gps，理论峰值1Tbps。好像这个速度也不低呀。太空传感数据量看来是T byte级别的，好大呀。。。

作者: dopplermaxgamil 时间: 昨天 22:00
如果说天地数据传输有瓶颈，那卫星之间的数据传输就没有类似的瓶颈吗？

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