北郵王尚廣：三開理念+三新定位 天算星座"讓衛(wèi)星成為帶翅膀的計算機"

4月24日消息（苡臻） 當(dāng)浩瀚宇宙成為人類探索與競爭的新邊疆，衛(wèi)星正從單純的通信、導(dǎo)航、遙感工具，向著智能化、計算化的方向加速演進。

"讓衛(wèi)星成為帶翅膀的計算機"，北京郵電大學(xué)王尚廣懷揣著這樣極具前瞻性的夢想，帶領(lǐng)團隊以天算星座為載體，在空天計算領(lǐng)域不斷探索突破。

近日，C114與王尚廣深入對話，揭開全球首個空天計算在軌試驗平臺--天算星座背后的創(chuàng)新密碼與宏大愿景。

三大挑戰(zhàn)亟需空天計算：構(gòu)建"天算星座"在軌實驗平臺

提起衛(wèi)星，從前人們大多是從任務(wù)定義角度出發(fā)，想到通信、導(dǎo)航、遙感?，F(xiàn)在，為什么開始強調(diào)"計算"？又為什么需要空天計算？

王尚廣以通信舉例，"從通信的發(fā)展歷程來看，一旦底層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了有效聯(lián)接，且通信滿足一定條件，上層業(yè)務(wù)必然會走向繁榮，而這繁榮的上層業(yè)務(wù)離不開計算的支撐。"

另外，我國在衛(wèi)星數(shù)量和全球地面站的布局上，相比美國存在一定差距。美國有 "抬頭美國星""低頭美國站" 的說法，而我國由于歷史發(fā)展原因，面臨"天上不成網(wǎng)，地上不成面"問題，在特殊場景下，有時只能"望天興嘆"。

不過，隨著中國星網(wǎng)與上海垣信等衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)公司成立，這些問題正逐步得到大面積解決，但仍需一個過程。目前在遙感、導(dǎo)航和通信等領(lǐng)域，都面臨一系列挑戰(zhàn)。

具體體現(xiàn)在三個層面：一是天上一張網(wǎng)，地上一張網(wǎng)，協(xié)議體制多樣，導(dǎo)致"網(wǎng)網(wǎng)不同"；二是智星、傻星、呆星能力異構(gòu)，互聯(lián)互通性差，導(dǎo)致"星星并存"；三是星上數(shù)據(jù)難下達，地上計算多繁雜，導(dǎo)致"算算失衡"。

針對這些挑戰(zhàn)，他提出，需要空天計算，通過在星上增加計算能力，減少衛(wèi)星的數(shù)據(jù)回傳量，優(yōu)化星上業(yè)務(wù)傳輸，將更有價值的信息傳回地面或在星間傳輸，從而提升衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)和衛(wèi)星通信上層業(yè)務(wù)能力。

但空天計算也遇到諸多挑戰(zhàn)，包括"星上計算多受限，星間計算多頻繁，星地計算難透傳，站地計算協(xié)同難"等。"地上千仿萬算，不如星上跑一遍"，以星上計算受限為例，提供更好的平臺和條件至關(guān)重要。

因此，北京郵電大學(xué)聯(lián)合國內(nèi)優(yōu)勢單位，攻克星地一體服務(wù)化管理與資源配置、星間跨域協(xié)同與服務(wù)供應(yīng)等多項核心技術(shù)，共同建設(shè)全球首個空天計算在軌試驗平臺--天算星座。

"三開"+"三新"：讓衛(wèi)星成為"帶翅膀的計算機"

王尚廣指出，傳統(tǒng)衛(wèi)星領(lǐng)域具有高封閉、高門檻、高開銷的"三高"特點。但天算星座的理念是"三開"，早期是開放、開源、開心，后來進一步凝練為"代碼公開、數(shù)據(jù)開放、系統(tǒng)開源"。

"我們將星上所有的數(shù)據(jù)、代碼和系統(tǒng)都在天算的網(wǎng)站或相關(guān)開源平臺上進行了公開。這種開放的理念是我們開展空間計算的重要特點。"

同時，天算星座的科學(xué)價值體現(xiàn)在 "三新"：即成為新規(guī)律的發(fā)現(xiàn)者、新技術(shù)的提出者和新設(shè)備的研制者。

基于"三開"理念和"三新"定位，天算星座已取得一系列前沿性探索成果。全球首個星載 5G 核心網(wǎng)系統(tǒng)的研制，便是天算星座勇于創(chuàng)新的典型案例。在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界對核心網(wǎng)上星猶豫不決時，天算星座率先嘗試并取得成功；

云原生衛(wèi)星平臺實現(xiàn)大小模型協(xié)同推理，使在軌目標(biāo)識別精度提升超 50%，衛(wèi)星回傳數(shù)據(jù)量減少90%以上，進一步彰顯了天算星座的技術(shù)實力；

而"太空服務(wù)器" 的誕生，則是天算星座邁向夢想的重要一步。從全新散熱模式設(shè)計到全國產(chǎn)器件集成，從自研雙內(nèi)核衛(wèi)星操作系統(tǒng)到針對太空粒子翻轉(zhuǎn)的創(chuàng)新解決方案，太空服務(wù)器以軟件層面保障可靠性的獨特優(yōu)勢，成為天算星座的核心競爭力。

王尚廣表示，未來，天算星座將聚焦"衛(wèi)星兩夫妻，太空三兄弟"，"衛(wèi)星兩夫妻"即一"軟"（衛(wèi)星操作系統(tǒng)）一"硬"（衛(wèi)星開源平臺）；"太空三兄弟"即太空服務(wù)器、太空路由器和太空交換機，分別負責(zé)星內(nèi)計算、星間傳輸、星地交互，推動衛(wèi)星向 "帶翅膀的計算機" 加速邁進。

低成本+成果轉(zhuǎn)化：推動商業(yè)航天可持續(xù)發(fā)展

實現(xiàn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)閉環(huán)，最核心的痛點即"成本"。

王尚廣表示，天算星座從用戶需求、技術(shù)突破、行業(yè)生態(tài)三個維度精準發(fā)力，全力破解這一難題。

在用戶需求端，從建設(shè)之初，便明確目標(biāo)群體，采用眾籌模式降低成本；技術(shù)層面，摒棄傳統(tǒng)過度依賴硬件備份保障可靠性的方式，通過軟件創(chuàng)新，在操作系統(tǒng)級別建立針對太空粒子翻轉(zhuǎn)的糾錯機制等舉措，大幅降低星上成本；

行業(yè)生態(tài)方面，與衛(wèi)星制造廠商、地面站生產(chǎn)廠商以及應(yīng)用需求方等多方聯(lián)動，實現(xiàn)星上、地面站和地上數(shù)據(jù)中心之間的云邊端聯(lián)合協(xié)同優(yōu)化和推理，打通數(shù)據(jù)，以系統(tǒng)性思維降低問題解決成本。

他提到，太空服務(wù)器在相同體積、功耗和性能的條件下，成本可降至市場現(xiàn)有水平的十分之一，甚至未來硬件可能免費贈送。

科技成果轉(zhuǎn)化是科研價值落地的關(guān)鍵。王尚廣表示，應(yīng)從全局角度考察，優(yōu)化科技成果轉(zhuǎn)化路徑。

天算星座規(guī)劃了多元轉(zhuǎn)化路徑，從學(xué)生基于太空服務(wù)器和衛(wèi)星操作系統(tǒng)創(chuàng)業(yè)，到為企業(yè)提供星上大數(shù)據(jù)處理服務(wù)，逐步實現(xiàn)從國家支持基礎(chǔ)研究，到企業(yè)合作解決問題，最終推動產(chǎn)學(xué)研用各個產(chǎn)業(yè)鏈形成良性循環(huán)，推動衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與商業(yè)航天可持續(xù)發(fā)展。

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