李德仁等院士專家：“智能衛(wèi)星”該長什么樣？

         “我們的海軍在非洲護(hù)航，衛(wèi)星拍到海盜的位置圖像，它過境到中國需要花費(fèi)幾個小時，等數(shù)據(jù)下載到地面站、地面站處理數(shù)據(jù)，最后數(shù)據(jù)傳回海軍時，海盜的船已經(jīng)開走了。”
 

       在近日舉辦的“2018軟件定義衛(wèi)星高峰論壇”上，中國科學(xué)院院士、中國工程院院士李德仁提出了我國現(xiàn)有衛(wèi)星體系存在的問題：“天上有遙感衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星，但這些衛(wèi)星系統(tǒng)孤立、信息分離、服務(wù)滯后?！?/strong>
 

       李德仁認(rèn)為，要想解決這些問題，必須將各個系統(tǒng)聯(lián)系起來，形成系統(tǒng)聯(lián)通、時空融合、服務(wù)暢通的融合系統(tǒng)，智能處理，按需服務(wù)，最終建設(shè)成天基信息實(shí)時服務(wù)系統(tǒng)。
 

       預(yù)計(jì)于今年下半年發(fā)射的中國第一顆軟件定義衛(wèi)星“天智一號”，就是這么一個更加智能、更加開放的衛(wèi)星。
 

建立“航天應(yīng)用商店”
 

       “天智一號”是一顆驗(yàn)證軟件定義衛(wèi)星關(guān)鍵技術(shù)的新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，2017年正式立項(xiàng)，由中科院軟件所牽頭、中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院承擔(dān)研制和測試工作。其主要載荷為能耗低、計(jì)算能力強(qiáng)的小型云計(jì)算平臺，來執(zhí)行空中應(yīng)用程序，其他載荷還包括超分相機(jī)與4部加固國產(chǎn)智能手機(jī)。
 

       與傳統(tǒng)衛(wèi)星“一星一任務(wù)、一箭定終生”、自成封閉體系不同，軟件定義衛(wèi)星技術(shù)側(cè)重于提供系統(tǒng)軟件平臺化解決方案，支持多樣化應(yīng)用軟件，推出“航天應(yīng)用商店”，以豐富空間生態(tài)應(yīng)用APP軟件，讓用戶有更多選擇。這意味著，所有人都可以為衛(wèi)星開發(fā)軟件，并將開發(fā)的軟件上注“天智一號”，進(jìn)行在軌驗(yàn)證。
 

       除此之外，對衛(wèi)星的實(shí)時狀態(tài)，人們也可以通過‘追星APP’訪問查詢，并自由發(fā)布‘太空自拍’等空間任務(wù)。”
 

       “軟件定義衛(wèi)星技術(shù)解除了衛(wèi)星軟硬件之間的緊耦合關(guān)系，有助于衛(wèi)星軟件的獨(dú)立演化，為提高衛(wèi)星智能化程度、發(fā)展智能衛(wèi)星提供了更多可能。” 軟件定義衛(wèi)星技術(shù)聯(lián)盟秘書長、中科院軟件所研究員趙軍鎖說。

給衛(wèi)星裝個“腦子”
 

       何為人工智能?中科院院士張鈸認(rèn)為，人工智能是讓計(jì)算機(jī)模仿人類的三種功能。第一項(xiàng)是模仿理性思考，包括推理、決策和規(guī)劃等等，屬于人類的高級智能，或者叫邏輯思維。第二項(xiàng)是模仿感知，對周圍環(huán)境的感知，包括視覺、聽覺，觸覺等。第三項(xiàng)是模仿動作，包括人類手、腳和其它動物或機(jī)構(gòu)的動作。
 

       “在人工智能時代，地球空間信息科學(xué)同樣可以利用不同空間信息腦，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的自動化、智能化。”李德仁說。
 

       例如，衛(wèi)星上的相機(jī)和智能處理系統(tǒng)就好比一個“對地觀測腦”，衛(wèi)星拍攝的所有影像將被這個“大腦”快速處理、提取有用的信息和驅(qū)動相應(yīng)應(yīng)用。
 

       “對地觀測腦”的實(shí)質(zhì)，是以天上衛(wèi)星觀測星座與通訊導(dǎo)航星群、空中飛艇與飛機(jī)等獲取地球表面空間數(shù)據(jù)信息，利用在軌影像處理技術(shù)、星地協(xié)同數(shù)據(jù)計(jì)算分析技術(shù)等對獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理分析，獲取其中的有用的信息和知識，服務(wù)于用戶決策，從而實(shí)現(xiàn)天空地一體化協(xié)同的實(shí)時對地觀測與服務(wù)。
 

       “視覺就是遙感，聽覺就是通信，把腦分析，也就是軟件定義衛(wèi)星加進(jìn)去，就可以實(shí)現(xiàn)在軌的對地感知、認(rèn)知到行動。”李德仁說。
 

       在他的構(gòu)想中，“對地觀測腦”可以為不同領(lǐng)域用戶提供定位、實(shí)時增強(qiáng)導(dǎo)航服務(wù)、精密授時服務(wù)、快速遙感增值服務(wù)、天地一體移動寬帶通信服務(wù)。
 

       當(dāng)然，想要實(shí)現(xiàn)“對地觀測腦”，還有一些技術(shù)問題需要解決。包括星基導(dǎo)航增強(qiáng)技術(shù)、天地一體化網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、多源成像數(shù)據(jù)在軌處理技術(shù)、天基信息智能終端服務(wù)技術(shù)、天基資源調(diào)度與網(wǎng)絡(luò)安全、一體化的非線性地球參考框架構(gòu)建技術(shù)，以及基于載荷的衛(wèi)星平臺設(shè)計(jì)與研制等。

智能衛(wèi)星前景可期
 

       “把人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用到衛(wèi)星上，是很有前途的。”在清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授孫增圻看來，軟件定義衛(wèi)星提供了超算平臺和軟件環(huán)境，也為智能衛(wèi)星發(fā)展創(chuàng)造了條件?！爸悄苄l(wèi)星未來要實(shí)現(xiàn)自主規(guī)劃、自主導(dǎo)航、自主智能控制、自主故障診斷等，這都需要很多的技術(shù)更新，要在軟件定義衛(wèi)星基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高它的自主性和智能化?！?br> 

       中國航天513所所長陶宏君也同樣認(rèn)可智能衛(wèi)星的發(fā)展前景，他認(rèn)為，從智能化和軟件定義技術(shù)來看，衛(wèi)星的體積、重量、功耗大幅降低對衛(wèi)星的發(fā)展起到了很大的促進(jìn)作用。“現(xiàn)在發(fā)展軟件定義技術(shù)方法是提高衛(wèi)星智能化的真正體現(xiàn)，而發(fā)展智能航天、智慧衛(wèi)星必須要軟件衛(wèi)星來支撐?！?br> 

       去年，國務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》。規(guī)劃中提到，到2025年人工智能基礎(chǔ)理論實(shí)現(xiàn)重大突破，部分技術(shù)與應(yīng)用達(dá)世界領(lǐng)先水平?！斑@是美國人沒有的，如果我們努力做到美國人前面去，那么這個行業(yè)我們就是全球領(lǐng)先了?！崩畹氯屎粲酢?/p>