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“智慧衛星”該長什麼樣?

“我們的海軍在非洲護航, 衛星拍到海盜的位置圖像, 它過境到中國需要花費幾個小時, 等資料下載到地面站, 地面站處理, 最後再傳回海軍時, 海盜的船已經開走了。 ”在近日舉辦的“2018軟體定義衛星高峰論壇”上, 中國科學院院士、中國工程院院士李德仁指出我國現有衛星體系存在的問題, “天上有遙感衛星、通信衛星、導航衛星, 但這些衛星系統孤立、資訊分離、服務滯後”。

要解決這些問題, 必須將各個系統聯繫起來,

形成系統聯通、時空融合、服務暢通的融合系統, 智慧處理, 按需服務, 最終建設成天基資訊即時服務系統。

——李德仁

預計於今年下半年發射的中國第一顆軟體定義衛星“天智一號”, 就是這麼一個更加智慧、更加開放的衛星。

(央視新聞相關報導)
建立“航太應用商店”

“天智一號”是一顆驗證軟體定義衛星關鍵技術的新技術試驗衛星, 2017年正式立項, 由中科院軟體所牽頭、中科院微小衛星創新研究院承擔研製和測試工作。 其主要載荷為能耗低、計算能力強的小型雲計算平臺, 以執行空中應用程式, 其他載荷還包括超分相機與4部加固國產智慧手機。

與傳統衛星“一星一任務、一箭定終生”, 自成封閉體系不同, 軟體定義衛星技術側重於提供系統軟體平臺化解決方案,

支援多樣化應用軟體, 推出“航太應用商店”, 以豐富空間生態應用App軟體, 讓使用者有更多選擇。 這意味著, 所有人都可以為衛星開發軟體, 並將開發的軟體上注“天智一號”, 進行在軌驗證。

除此之外, 對衛星的即時狀態, 人們也可以通過“追星App”訪問查詢, 並自由發佈“太空自拍”等空間任務。

“軟體定義衛星技術解除了衛星軟硬體之間的緊耦合關係, 有助於衛星軟體的獨立演化, 為提高衛星智慧化程度、發展智慧衛星提供了更多可能。 ”軟體定義衛星技術聯盟秘書長、中科院軟體所研究員趙軍鎖說。

給衛星裝個“腦子”

何為人工智慧?中科院院士張鈸認為, 人工智慧是讓電腦模仿人類的三種功能。

第一項是模仿理性思考, 包括推理、決策和規劃等, 屬於人類的高級智慧, 或叫邏輯思維。 第二項是模仿感知, 對周圍環境的感知, 包括視覺、聽覺、觸覺等。 第三項是模仿動作, 包括人類手、腳和其他動物或結構的動作。

“在人工智慧時代, 地球空間資訊科學同樣可以利用不同空間資訊腦, 實現作業的自動化、智慧化。 ”李德仁說。

例如, 衛星上的相機和智慧處理系統就好比一個“對地觀測腦”, 衛星拍攝的所有影像將由這個“大腦”快速處理、提取有用的資訊和驅動相應應用。

“對地觀測腦”的實質, 是以天上衛星觀測星座與通信導航星群、空中飛艇與飛機等獲取地球表面空間資料資訊, 利用在軌影像處理技術、星地協同資料計算分析技術等對獲取的資料資訊進行處理分析,

獲取其中有用的資訊和知識, 服務於使用者決策, 從而實現天空地一體化協同的即時對地觀測與服務。

“視覺就是遙感, 聽覺就是通信, 把腦分析, 也就是軟體定義衛星加進去, 就可以實現在軌的對地感知、認知到行動。 ”李德仁說。

在他的構想中, “對地觀測腦”可以為不同領域用戶提供定位、即時增強導航服務、精密授時服務、快速遙感增值服務、天地一體移動寬頻通信服務。

當然, 想要實現“對地觀測腦”, 還有一些技術問題需要解決。 包括星基導航增強技術、天地一體化網路通信技術、多源成像資料在軌處理技術、天基資訊智慧終端機服務技術及基於載荷的衛星平臺設計與研製等。

智慧衛星前景可期

“把人工智慧技術、大資料應用到衛星上, 是很有前途的。 ”在清華大學電腦系教授孫增圻看來, 軟體定義衛星提供了超算平臺和軟體環境, 也為智慧衛星發展創造了條件。 “智慧衛星未來要實現自主規劃、自主導航、自主智慧控制、自主故障診斷等, 這都需要很多的技術更新, 要在軟體定義衛星基礎上進一步提高它的自主性和智慧化。

中國航太513所所長陶宏君也同樣認可智慧衛星的發展前景。 他認為, 從智慧化和軟體定義技術來看, 衛星的體積、重量、功耗大幅降低對衛星的發展起到了很大的促進作用。 “現在發展軟體定義技術方法是提高衛星智慧化的真正體現, 而發展智慧航太、智慧衛星必須要軟體衛星來支撐。 ”

去年, 國務院印發了《新一代人工智慧發展規劃》。 規劃中提到, 到2025年人工智慧基礎理論實現重大突破, 部分技術與應用達世界領先水準。 “這是美國人沒有的, 如果我們努力做到美國人前面去, 那麼這個行業我們就是全球領先了。 ”李德仁呼籲。

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