【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。

　　监制：张宁　策划：李政葳　撰文：孔繁鑫　摄制：田津金、张清硕