5月14日一条中国卫星发射成功的消息，读起来可能有点奇怪——“太空计算卫星星座成功发射”。前8个字连起来，究竟是啥意思？再细了解的话，科学家又说这意味着“三体计算星座”正式进入组网阶段……
啥？“三体”？刘慈欣设计的吗？还真不是。“三体计算星座”到底是什么，又意味着什么，来听听主导这一发射计划的之江实验室里的科学家们怎么说。
“三体”“计算”“星座”，都是啥意思？
我们熟悉的人造卫星，大体分为通信卫星、导航卫星、遥感卫星三类。不过，构建“三体计算星座”的卫星并非上述任何一种卫星，而是第四类人造卫星——计算卫星。
目前，多数卫星自己无法处理数据，而是将数据传回地面的数据处理中心加以解析，但这种“天感地算”的模式往往受限于地面站资源、传输带宽等因素，仅有不到十分之一的有效卫星数据能传回地面，数据时效也不够理想。
“目前发射卫星，很像‘放风筝’，都是卫星与地面‘单线联络’，卫星和卫星之间不联通。”之江实验室天基计算系统研究中心副主任李超说，之江实验室提出构建“三体计算星座”，就是想打通这些瓶颈。
“三体计算星座”首轨卫星示意图
2023年，之江实验室联合全球合作伙伴提出构建这一太空计算系统的设想。次年11月，“三体计算星座”正式启动。
为啥取名叫“三体”？中国工程院院士、之江实验室主任王坚解释说，这和科幻小说倒没什么关系，而是转化了一下牛顿提出的“三体问题”。牛顿当年的思考着眼于天体之间引力作用的复杂，之江的愿景则是让互联互通的卫星协同计算成为现实。一句话，“三体计算星座”不是简单地送卫星上天，而是要构建太空计算星座，把算力送上太空，进而将太空变成人工智能应用的新场景。
在研发过程中，之江实验室将单颗卫星的算力从T级提升到了P级，也就是10至100倍的提升。此外，实验室还研发了天基分布式操作系统，堪称“星座资源管家”，可以胜任星座算力、存储、网络等资源的统筹协调，编排调度在轨计算任务及应用状态监测更不在话下。
据了解，5月14日发射的一箭12星中，最高单星算力达744TOPS（每秒744万亿次计算），整体具备5POPS（每秒5千万亿次计算）在轨计算能力和30TB存储容量。卫星同时搭载了80亿参数的天基模型，可实现分类、解译、检测等12类遥感任务的在轨处理。
组网“三部曲”怎么干？
5月14日12点12分发射，12点59分，一箭12星的第一组遥测数据传回，证明卫星已正常入轨。之江实验室科研团队马不停蹄地投入到后续工作。
之江实验室天基计算系统研究中心团队在工作
“第一，星与星之间建立联系；第二，星与地之间建立联系；第三，星与地建成一个网络。”李超这样概括组建“三体计算星座”的三部曲。目前，卫星的太阳能板已经正常展开，进入“爬轨”阶段，研究团队也已完成对载荷的自检。
根据计划，“三体计算星座”12颗卫星将于6月中旬完成入轨，进入为期3个月左右的建链组网在轨测试。目前，新一轨卫星发射任务的研制工作也已经启动。今年，之江实验室还将携手国星宇航、智星空间、地卫二等企业，共同完成超50颗计算卫星的星座布局。
最终，“三体计算星座”的目标是打造千星规模的天基智能计算基础设施，建成后总算力规模将达到1EOPS（每秒百亿亿次运算），这样的算力水平，有望超过目前地面上大部分单体数据中心。
凭着团队各方的精诚合作，从项目立项启动，到首发任务成功发射，“三体计算星座”只用了不到9个月时间。但大家深知，这只是马拉松赛跑完了最初一公里。从硬件防辐射到完善在轨协作，茫茫太空蕴藏的挑战，还将考验团队的勇气与智慧。
如何为更多前沿探索赋能？
“三体计算星座”中的卫星，工作效率较之传统卫星，提升极为明显。
比方说，遥感行业就可以直接感受到这种对比。传统遥感卫星的工作方式，是把图片拍下来，再将数据传到地面处理，耗时以小时计。但如果卫星可以互联、模型能够上天，数据处理的效率将提升到分钟级甚至是秒级。
“有了计算星座在太空中之后，一部分数据在太空中就能处理完，直接送到用户手里去。”李超说，卫星计算资源的快速响应，对智慧城市、环境治理等领域而言，会是雪中送炭式的重要帮助。
另一大变化，就是两颗卫星之间的计算协同得以初试身手。本次发射中，中国科学院国家天文台、广西大学与之江实验室合作，为卫星搭载X射线偏振探测器。这一设备，就是装在两颗卫星上，以两颗卫星的算力协作，更好探测太空中转瞬即逝的伽马射线暴。
更令人兴奋的是，卫星同时搭载了80亿参数的天基模型，可在轨处理L0-L4级卫星数据，这是我国将人工智能送上太空的第一步，有望支撑科学家探索更多的太空未知。
西班牙《日报》网站刊文认为，三体计算卫星的发射，标志着中国已经开始打造世界首台太空超级计算机。不过在王坚看来，“天感天算”还仅仅是天基智能计算基础设施最简单的应用，“就像有了电之后点亮了灯泡”。“三体计算星座”更为神奇的潜力，还将助力中国太空探索迎来更多高光时刻。
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作者：朱涵
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