6月6日聚焦！魏奉思院士指出航天领域智能化短板

打造中国版“卫星大脑” 魏奉思院士力推太空智能化新路

在6月5日那天, 于深圳创新发展研究院“院士报告厅”的活动现场之中, 身为中国科学院院士的魏奉思, 也是哈尔滨工业大学（深圳）空天科技学院的院长, 他所说的一句“卫星上了天, 不能 只是有眼睛、却没有脑子”, 直接击中了痛点之处, 从中揭示出了当前航天领域里智能化方面存在的短板。他发出警告称, 鉴于面对全球低轨卫星在年内将会突破10万颗这样的爆炸性增长态势, 传统的地面管控模式已然达到了极限, 所以中国必须要率先去构建“卫星大脑”, 以此来开启空间数字化、智能化的全新纪元。

大航天时代面临“六高”极限挑战

魏奉思表明, 往后数年里, 全球低轨卫星的数量会突破10万颗, 空间环境日益变得拥挤以及具备高动态性, 给航天任务带来高动态时变、高时效应对、高精度控制、高分辨识别、高覆盖时空、高数智应用等“六高”方面的挑战。他作了个比喻, 传统那种以地面作为中心的管控模式和“老人看孩子”差不多, 反应缓慢并且效率不高。据预估情况, 要是缺少智能支撑体系, 数以万计的卫星会在太空中“各自为战”, 甚至还会相互产生干扰。这种困局靠技术升级已经不能解决, 而是需要进行系统性的革命。

2022年2月, 一次强度不算强的太阳风暴, 致使SpaceX多颗星链卫星因大气阻力增加而坠毁, 这一现实案例敲响了警钟。截至目前, 星链整体坠毁率已达12.7%, 它折射出航天器存在缺乏自主应对能力的致命短板。魏奉思强调, 以地心控模式没法应对高频突发空间事件, 传统航天正处在从“被动执行”向“主动智能”转变的十字路口。

“卫星大脑”构想 借鉴大脑智能抵御太空风险

提出截然不同技术路线的魏奉思, 以自然界因果关系的科学认知作为基础, 借鉴大脑“感知—认知—行为”功能逻辑去打造“卫星大脑”。他通过用手拍桌面来对原理加以说明, 称“大脑感知后判断是被打还是自碰, 接着决定收手还是拍回, 其能耗极低, 能在毫秒内完成”。赋予航天器实时感知空间环境、快速认知变化性质、自主采取最优行为能力的卫星大脑, 比如说在大气密度骤增时会自动调整轨道, 并不需要等待地面指令。

这一定位直接指向于美国所提出的“AI上星”方案之痛点, 魏奉思作出指出, 太空中的能源存在着极端限制, 散热存在着极端限制, 算力存在着极端限制, 可靠性也存在着极端限制, 将地面大模型直接搬运上去, 如此做法“不一定能够行得通”, 他着重强调, 卫星大脑所追求的乃是小数据的智能系统, 乃是小模型的智能系统, 乃是小能耗的智能系统, 乃是高确定性的智能系统, 而并非是大数据、大模型的概率决策。

三步走战略 从实验室到太空的商业化征程

魏奉思所在团队于2019年开启了“卫星大脑”的研制工作, 提出了清晰明确的“三步走”战略, 第一步是研制地面实验室原理样机, 用以验证星上数据处理、“刷脸”建模以及自主决策的可行性, 当前可行性实验已基本通过, 第二步是开展星上实验, 验证感知、认知、行为三大系统在轨运行的能力, 且初步实现自主轨道与姿态调整, 第三步是到空间站或者真实低轨卫星上进行应用验证, 从而形成能够商业化的产品。

在2022年的时候, 科技部“工程科学与综合交叉”这一重点专项已然批准对该方向予以支持。于2023年的12月之际, 团队正式提出了“数字空间一号”智能航天卫星大脑的星上实验计划, 朝着中国低纬度地区去开展关键技术方面的验证工作。魏奉思表达说: “我们所做的事物, 已然并非是一个概念了, 而是一个能够看得见、摸得着的原理样机。”。

百亿级产业新赛道 数据揭示经济潜力

魏奉思做了一番账目算计 , 要是往后中国有三万颗低轨道卫星升入天空 , 当中百分之二十安装卫星大脑 , 按照每套价值数百万元来算量 , 市场规模会达到数百亿美元。再加上算法 、服务平台 、数据服务 、运维服务等等 , 产业价值可远远不止这个数。更为关键的是 , 卫星大脑要是能把卫星坠毁率降低几个百分比点数 , 削减避碰机动的次数 , 提高通信 、导航 、遥感的效率 , 创造出来的经济价值将会越发令人惊叹。

针对打造一个面向大航天时代的数字航天应用服务平台而言, 它的服务对象不仅局限于中国卫星, 还涵盖全球卫星, 如此一来, 其产业价值难以凭借百亿、千亿单纯加以估算；魏奉思所提出的建议是设立商业航天科技创新与应用产业基金, 将高校、研究所、企业、应用单位予以组织, 进而形成资源共享、协同创新的网络；这一具备前瞻性的布局极有可能催生出百亿级起步的全新产业赛道。

智能航天的中国机遇 抓住窗口期抢占先机

魏奉思对“大脑智能”比人工智能更适宜应对空间挑战作出诸多阐释, 他表明, 人工智能乃是人的大脑所缔造出来的, 属于大数据、大模型以及大能耗范畴, 它正发挥着普惠性贡献。然而, 像卫星、火箭、无人机、汽车这类复杂物理系统, 所需求的却是小数据、小模型、小能耗以及高确定性的智能。他为其列举示例, 汽车在遇到人之际不能允许存在1%的碰撞概率, 卫星同样需要具备确定性安全, 而并非概率最优。

当下, 航天范畴尚处在数字化、智能化发展的起始阶段。魏奉思吁请具眼力、有胆量的企业家以及地方政府把握好窗口期, 打造以智能航天、卫星大脑作为核心的数字空间大脑体系。“中国人理应做成这样的事。”他最终总结讲道。更多有关“卫星大脑”的产业动态, 能够访问 www.xysjyywxh.com 去知晓。

有关卫星大脑技术路线以及“AI上星”方案, 你究竟更倾向于看好其中哪一个呢? 欢迎于评论区去分享个人观点, 为本文点赞并且进行转发, 从而让我们一道去见证中国航天智能化新时代的降临。

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