从一到百并不简单 人工智能星座还在路上

　　“可编程的‘智能卫星’出现，使得卫星可以在轨改变任务、功能，这会改变原先的产业链，很多相关产业会因为卫星功能的提升而消失。”在不久前举办的2019年美国卫星大会展会上，传统卫星制造商洛克希德·马丁公司的发言让人真切意识到：卫星的新时代来了。

　　有媒体这样评价发生的改变，“以前只能从新航天公司那里听到的词句，比如人工智能、软件定义等，多次出现在传统企业的发言中”。传统势力也欣喜“拥抱”新技术，人工智能卫星、天基AI真的要来了。

　　“原本，卫星上天之前定位为遥感卫星就只负责遥感，气象卫星只负责气象，探测卫星只负责探测，未来的智能卫星却可以依据上注(安装)的软件不同拥有‘转换思维’的能力，做完全不同的事情。”近日，中国2019软件定义卫星高峰论坛举办，中国科学院软件所研究员赵军锁解释，这就是前面提到的“改变任务、功能”。将天基超算平台装载于卫星，不仅可以改变卫星用途，还能做很多意想不到的事，目前中国已经有了正在运转的试验星。

　　智能卫星有何特别之处

　　据报道，智能卫星拥有“判云读雾”和“无人驾驶”的能力。

　　“判云读雾”实际上是对图像质量的判读。据介绍，传统卫星没有判读能力，所有拍摄的图片都会“原封不动”地下载，由地面测控中心进行筛检、再合成，这将浪费大量的信道资源。而装载了人工智能系统的卫星，会“判读”“筛选”用得上的图片下传，不仅进行了初筛还节约了大量信道资源。

　　“无人驾驶”的提法却在业内存在争议，有业内人士表示，卫星不是运输工具，不应有“驾驶”一说，卫星只存在运行维护、操作操控的说法。“如果是想表达无人运维或无人操控的概念，目前的大多数低轨卫星在测控不可见弧段本身就是无人操控的(靠自主控制)，在可见弧段需要对其进行测控。”

　　事实上，在天基领域，卫星会受到太阳、地球等引力的影响，轨道会发生一些漂移，多种干扰产生的摄动都需要地面对卫星的测控支持。

　　“无人操控”虽然难以实现，但真正的智能卫星却可以“请求”管控。2018年11月中国科学院软件所主导发射入轨的“天智一号”上，上注了自主请求式管控APP，能够利用星上实时或历史全球导航卫星系统定位数据进行自主定轨，未来可自行高精度调整轨道。卫星还有判断能力，一旦发现轨道偏差超出设定门限，卫星便会自主向地面发出管控请求。2019年1月7日至3月17日，由中国科学院软件研究所、西安卫星测控中心、中国科学院微小卫星创新研究院联合开展了自主请求式管控试验，获得成功。

　　相关试验还证明了，智能卫星的判读数据还可以更进一步进行初筛后的计算工作，实现从数据到信息的提取，如民航机场流量监测、植被监测、突发事件监测等。例如要比对一个机场每天起降航班的次数，卫星可以在天基进行运算，直接给出数据，不需要把图片传下来再计算，数据传输量很可能消减近百倍。

　　任务可变、天基计算、请求管控等，都是更智能的卫星的能力。但这并不是全部，赵军锁说：“我们希望构建的是一个智能无限延展的平台。人工智能要发展起来单靠一个单位是无法完成的，为此软件所希望把底层算法移植到卫星上，让地面的软件开发者可以参与到天基智能的形成中来。”

　　功耗、算力、卫星数据安全等难题待解

　　对于更高级别的人工智能来说，功耗和算力是两大“拦路虎”。卫星的载荷有限，在太空中运行也很难得到大量的运行能源，因此，如何在低功耗的情况下发挥最大的算力是必须要解决的问题。

　　“天智一号”还搭载了云计算平台，通过自主感知计算负载实现智能管理、调度计算资源，在轨完成大部分数据处理工作，省去了大量不必要的数据传输。

　　目前人工智能的模型大多在地面上，无法在天基进行，仍旧需要采集大量的数据下传，学习后将模型上传，要进行反复地矫正、训练比较困难。

　　但把地面上的超级计算机的处理能力搬到天上，难以实现，主要是无法克服载重和功耗的问题。“未来我们希望通过软件的方法，针对更低功耗的芯片做算法上的‘翻译’，让现在GPU(图形处理器)上跑的算法能直接在低功耗处理器上跑，把人工智能算法搬到卫星上。这样就能在卫星上做更多的运算，让卫星上的人工智能与地面的差距越来越小。”赵军锁说。

　　此外，卫星系统的安全问题也是需要解决的课题之一。据报道，美国卫星大会上，洛克希德·马丁公司表达了对智能卫星安全性的担忧。