【网络强国·百人谈】前段时间Starcloud-1卫星载着GPU进入太空以测试地球观测图像分析与大语言模型推理任务被业界视为“大模型上天”的重要一步。在我国“太空算力”领域早已起步。今年5月,“三体计算星座”迈入组网实施阶段为天地一体化智能计算网络按下“加速键”。其中中国科学院计算技术研究所、武汉大学、北京邮电大学等高校机构不断探索。“太空算力”有多重要面临哪些技术难题太空AI发展前景如何近日我们采访了中科天算战略发展部部长李泓辛。中科天算战略发展部部长 李泓辛光明网对于“太空计算”和“太空数据中心”的概念怎么理解李泓辛“太空算力”和“太空数据中心”与地面上现有的相应事物在本质上是类似的。我们相信存在“天数、天网、天算”这一逻辑链条—-未来天上有越来越多的数据。比如卫星遥感、雷达等产生多种数据同时星间互联网等组成“天网”数据能够在太空中自由流动、实时传输如何计算这些数据并提炼价值就是“天算”即在轨算力节点和太空数据中心需要完成的工作。在地面上为了处理电脑、手机等产生的互联网数据就诞生了服务器、数据中心、云计算平台、超算中心等各层级算力通过网络连接成千上万台机器形成集群算力、云算力、算力网络。类似的太空中的算力将愈加成为重要基础设施并将成为卫星高带宽网络的重要组成部分。未来地面互联网中的部分数据也会在太空中完成传输和计算。我们相信未来的算力体系不会只发生在地面太空算力将成为其中重要的组成部分并希望让太空计算真正改变我们的生活。我们团队长期致力于使用国产芯片打造太空数据中心对于“超算上天”和“Al for Space”核心技术团队历经多年攻关突破了天基跨层协同容错技术、大热流密度器件散热技术等关键技术自主研发了极光系列天基智能机并提出“天算计划”目标是希望到2030年实现万卡超算中心部署于太阳同步轨道。光明网建设“太空数据中心”有哪些重要意义李泓辛太空相对于地面有两方面优势一方面随着卫星宽带网络的建成太空将有大量的数据在更靠近数据产生的地方进行计算可以大幅降低传输带来的带宽压力提高时效性。应急救援、遥感监测等场景要求快速响应。地面处理往往要经历数据传输、分析处理、结果分发等步骤过程可能需要数分钟到数小时。在轨算力可以在毫秒至秒级完成分析并直接触发动作提高任务的一致性和响应速度。卫星产生的图像与遥感数据量巨大在轨处理可以做到“数据就地筛选、就地压缩、就地判断”把价值高的数据传回地面极大降低数据传输压力。另一方面太空有能源优势可以降低数据中心建设成本。虽然在太空建设数据中心的成本目前比较高但太空太阳能充足、稳定可为算力提供长期、可预期的能源且比地面上的能源利用效率高很多同时太空低温环境便于散热可以节省大量制冷开销。地面数据中心还需要土地、建筑、水费、电费等成本。“太空数据中心”的主要成本是发射成本随着发射成本的降低和运力的提升未来存在某个时间节点太空数据中心的成本会低于地面数据中心。更重要的是建设“太空数据中心”对于抢占未来科技制高点和数字生态的话语权具有战略性意义。光明网数据中心部署在太空并要保障长时间稳定运行面临哪些技术挑战如何克服李泓辛“超算上天”真正的工程难题不在于发射本身而在于如何让系统在太空极端环境中“长时间稳定地运行”。其中最核心的两个挑战是“容错”和“散热”。对于“容错”在太空环境下人类需要穿着宇航服来使自身免于极端条件影响类似太空辐射环境等因素会对算力芯片造成远高于地面的干扰使传统服务器在地面出现的软错误、存储翻转发生率提高。同时太空中的设备难以人工维修一旦系统死锁、固件损坏或关键模块失效就可能直接导致整套算力不可恢复或整颗卫星报废这意味着在轨算力系统须具备强自主性和自愈能力在部分损坏的情况下不影响整体系统。为了解决这一问题我们通过软硬件协同构建了系统级容错架构保障系统即使在部分故障的情况下也能自动恢复使基于商用芯片构建的算力系统在轨具备接近航天级的可靠性。“散热”也是高算力“上天”面临的重要难题之一。太空是真空环境没有空气对流高性能芯片产生的热量只能依靠“传导辐射”的路径排出。超算设施使用的芯片是大功率器件并且芯片面积小、热流密度高如何及时导出成为关键问题——高算力节点在真空中容易形成局部热岛如果热量不能及时导出不仅会触发频繁降频甚至可能造成永久损伤。对此我们设计了主、被动结合的散热方案通过泵驱流体回路即“液冷”形式解决高热流密度器件的散热问题。光明网在太空环境中部署AI算力设施如何保障数据安全李泓辛在太空这一极端且无人看守的环境下卫星和在轨算力节点的安全性非常敏感和重要任何安全漏洞都可能产生成倍的风险。首先核心计算器件要做到全国产化保障器件本身自主可控。其次为了保护数据不被窃取或篡改要对重要的数据进行加密包括通信加密与身份验证等技术使数据即使被拦截捕获也无法“看懂”。为此我们正在开发一套芯片系统可以保证卫星的算力系统在“可信、不可被篡改”的状态下运行——卫星每次开机、加载软件、运行算法之前都必须通过它的验证而任何未经授权的软件、指令或更新都不会被放行。光明网当前AI含视觉大语言模型等在太空部署算力或数据中心的实际应用发展到了什么阶段还有哪些发展方向李泓辛随着视觉大语言模型VLLM在卫星上实现轻量化部署太空算力已经从“概念阶段”走向了“可用阶段”。AI算力“上天”主要有两个方向一是巨型星座自主管理要知道天上卫星数量众多无法逐一人工管理所以未来一定是依靠AI进行自主协同比如卫星自主决定拍摄地点、数据处理主体及传输分发方式AI在这一过程中将发挥重要作用。二是天基数据的融合应用天上各类数据需要适配农业、森林防火、应急救灾等不同场景这些在轨数据的融合与加工则可以通过AI实现让卫星从“看得见”变成“看得懂”再进一步变成“能主动提醒、能参与决策”。未来随着算力更强、模型更轻量、带宽更大我们会看到越来越多的专业任务在太空中被自动完成卫星将变得更加聪明、更加自主也更加贴近实际应用需求。总地来说AI算力“上天”已经从最初的探索进入“可落地、可规模化”的阶段。而单从技术来看AI算力“上天”也已接近实现我们近期也有超算“上天”计划未来一两年相关技术可以成熟并能够逐步开展行业应用示范。我认为后续补充卫星数量、提升多地区实时服务能力的推进速度也会比较快待卫星互联网天数、天网建成后天算就成为一个刚需可能两三年之内相关行业就能用上这类服务。我们不仅希望实现算力上天实现遥感的智能化更希望未来建成的太空超算能将算力、存储、通信与AI模型等要素放在同一生态圈内形成“在轨边缘——天基骨干——地面云”的服务链条。摘自从地面到太空算力“上天”将带来哪些可能_光明网