近期，美國一顆搭載有輝達旗艦晶片H100的衛星通過美國太空探索技術公司（SpaceX）的“獵鷹9號”火箭成功進入太空，這顆擁有80GB視訊記憶體、性能遠超以往任何星載電腦的晶片，將在軌承擔地球觀測圖像分析與大語言模型Gemini的推理任務。外媒報導稱，這也實現了首次資料中心級GPU在軌運算實驗，拉開太空高算力人工智慧（AI）時代的序幕。然而在此之前，已有多顆部署有AI大模型的中國衛星被送入太空。近日，參與相關項目的中國科學院計算技術研究所研究員韓銀和在接受《環球時報》記者專訪時表示，中國在太空AI領域正處於體系化快速推進階段，並有多個團隊已取得關鍵突破。為何要打造“太空AI”“具有大算力和人工智慧能力的算力衛星能夠消除星地資料傳輸瓶頸，實現資訊的‘天基快速理解與決策’，可應用於災害監測預警等需要極低延遲響應的場景。”韓銀和在接受《環球時報》記者採訪時介紹稱，結合衛星寬頻網路，建設太空資料中心和超算中心，優勢主要體現在五個方面。一是超低時延，資料可以就地處理，實現即時決策；二是可實現超高頻寬效率，通過AI處理後，衛星僅下傳關鍵結果資訊，而非TB/PB級的原始資料，極大節省珍貴的星地鏈路資源；三是具有無界覆蓋與機動性的優勢，天基超算中心可部署在軌道各處，不受地域限制；四是天基超算中心還具有天然的高安全性，可實現物理隔離，提供了獨特的網路安全環境；五是天基超算中心還能補強地面盲區，彌補地面資料中心覆蓋不足和服務延遲的短板，真正實現全球快速響應。然而讓“大算力”真正進入太空，並不只是把一顆晶片送上太空那麼簡單。太空高輻射、極端溫差的環境，以及衛星平台能耗有限與散熱困難等“硬傷”，都對算力晶片的穩定運行提出了挑戰。從地面資料中心到星際計算節點，這不僅是硬體的飛躍，更是工程、演算法與能源管理的系統性突破。中國處於體系化快速推進階段中國多個科研機構早早佈局相關試驗，並進行了大模型在軌部署。據此前公開報導，中國自主建設的智能遙感衛星星座“東方慧眼”首顆實驗星“珞珈三號01星”於2023年1月發射，首次實現8分鐘星地互聯的B2C應用服務。2024年底實現了大模型上注，首次使得衛星具備了大模型能力。而在今年5月，中國首個整軌互聯太空計算衛星星座“三體計算星座”首次發射，正式進入組網階段。北京市科委、中關村管委會等單位近日宣佈，北京擬在700-800公里晨昏軌道建設營運超過千兆瓦（GW）功率的集中式大型資料中心系統，以實現將大規模AI算力搬上太空。“三體計算星座”首次發射一箭十二星效果圖 。圖源：之江實驗室微信公眾號“可以說中國在太空AI領域目前正處於體系化快速推進階段，多個頂尖團隊已取得關鍵突破。”韓銀和介紹稱，例如中國科學院計算技術研究所，採用全體系國產化核心元器件和高可靠容錯計算架構，在2023年就率先實現了100TOPS級星載算力，為天基大模型運行奠定了自主可控的硬體基礎。武漢大學的“東方慧眼”星座通過通導遙一體化與AI融合，整合北斗短報文與星間即時傳輸，將資料響應時間壓縮至分鐘級，實現了“快、清、准、全、懂”的遙感服務目標。其技術架構不僅服務於國土監測、應急管理等國家需求，更開創了大眾呼叫衛星的商業新模式。而浙江之江實驗室與國星宇航的“三體計算星座”則採用了氦星光聯研製的雷射終端以保障星座級高效協同，支援星間100Gbps高速通訊，算力達到744TOPS。“一星多卡”計畫明年在軌驗證韓銀和進一步介紹稱，當前中國在軌部署的大模型均採用輕量化技術路線，針對太空環境的算力約束進行了深度輕量化。值得關注的是，即便是類似於輝達H100這樣的太空計算單元，實際運行的也是Gemini輕量版模型。這充分表明，全球範圍內太空AI部署仍以輕量化模型為主要技術路徑。目前中國已全面掌握輕量級大模型在軌部署能力，正穩步邁向全參數大模型在軌運行的研製階段。中國科學院計算技術研究所團隊是算力技術研究的國家隊，已提出了“一星多卡”的天基超算架構，計畫在明年發射衛星進行在軌驗證，為全參數大模型的在軌應用提供算力基礎設施。這是關鍵一步，全參數大模型將賦予太空和地面一樣的智能處理能力。“與美國Starcloud衛星依託輝達H100晶片生態不同的是，我們的路徑主要核心是攻克‘一星多卡’的自主天基超算和資料中心架構。”韓銀和認為，這是一個體系性的創新，並非簡單堆疊，而是致力於採用國產高能效GPU組成陣列，實現單星算力的跨越式提升，“這是我們自主創新的突破”。“這一方案更強調模組化設計、系統性整合和對散熱、功耗等極限挑戰的克服，目標是為建構未來的太空超級計算中心提供基礎。這種架構帶來的挑戰更大，但長期看具有實現更高算力密度和任務靈活性的潛力，代表著更面向未來的探索方向，是中國從技術追隨者轉向引領者的關鍵一步。”韓銀和表示。在韓銀和看來，世界主要航天大國開展的這場“太空AI”建設不只是簡單的技術角逐，還事關下一代空間資訊基礎設施的標準制定權。誰率先掌握了成熟的星上即時感知、認知、決策核心能力，誰就能夠在太空時代佔據主動權。“中國正通過系統性創新‘彎道超車’，因此各方都在加大投入。”韓銀和稱。 (環球時報研究院)
