將人工智能超算中心部署到太空，這一曾被視為科幻的構(gòu)想，如今正成為全球科技競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)。美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）近期向監(jiān)管部門提交申請(qǐng)，計(jì)劃發(fā)射多達(dá)百萬顆衛(wèi)星構(gòu)建軌道計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，并收購人工智能企業(yè)強(qiáng)化技術(shù)布局。與此同時(shí)，中國科研團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域也取得突破性進(jìn)展——中科天算公司自主研發(fā)的天基超算節(jié)點(diǎn)原型機(jī)已進(jìn)入工程驗(yàn)證階段，其計(jì)算性能達(dá)到小型數(shù)據(jù)中心水平。

這家脫胎于中科院計(jì)算技術(shù)研究所的初創(chuàng)企業(yè)，憑借自主研發(fā)的多卡全尺寸GPU架構(gòu)，成功突破天基計(jì)算單機(jī)性能瓶頸。獲得上海產(chǎn)業(yè)資本支持后，企業(yè)將于今年下半年發(fā)射首顆實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，計(jì)劃在2030年前完成由十余顆衛(wèi)星組成的萬卡級(jí)太空超算中心部署。該系統(tǒng)將搭載自主研發(fā)的100兆瓦級(jí)太陽能電站，配備超萬張國產(chǎn)高性能計(jì)算卡，設(shè)計(jì)算力達(dá)每秒百億億次，形成覆蓋全球的實(shí)時(shí)智能信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

天基計(jì)算技術(shù)的興起源于多重現(xiàn)實(shí)需求。隨著衛(wèi)星遙感分辨率提升至0.1米級(jí)，單顆衛(wèi)星每日產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量激增萬倍，但受限于星地通信帶寬，僅有不足5%的數(shù)據(jù)能傳回地面。以森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)為例，傳統(tǒng)模式需要數(shù)天才能完成數(shù)據(jù)回傳與分析，而天基計(jì)算可直接在軌道完成數(shù)據(jù)處理，將響應(yīng)時(shí)間壓縮至分鐘級(jí)。在衛(wèi)星通信領(lǐng)域，語義通信等新技術(shù)對(duì)實(shí)時(shí)計(jì)算能力提出嚴(yán)苛要求，推動(dòng)計(jì)算資源向太空延伸。

能源供給與熱管理難題的突破，為太空超算中心建設(shè)掃清關(guān)鍵障礙。科研團(tuán)隊(duì)通過優(yōu)化軌道設(shè)計(jì)，使數(shù)據(jù)中心運(yùn)行在太陽同步軌道，可獲得比地面高40%的太陽能輻射強(qiáng)度，配合零下270攝氏度的太空低溫環(huán)境，形成"太陽能發(fā)電-輻射散熱"的天然閉環(huán)系統(tǒng)。針對(duì)太空輻射導(dǎo)致的硬件故障問題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出跨層級(jí)容錯(cuò)架構(gòu)，通過算法冗余設(shè)計(jì)確保計(jì)算系統(tǒng)在部分單元失效時(shí)仍能穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)可行性已通過在軌驗(yàn)證。2024年初發(fā)射的"東方慧眼"高分衛(wèi)星，搭載了中科院團(tuán)隊(duì)研制的星載智能計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)100TOPS算力的持續(xù)輸出。該衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間，成功完成我國首個(gè)天基大模型驗(yàn)證，通過融合視覺與語言處理能力，執(zhí)行了復(fù)雜圖像解析和指令生成任務(wù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，天基計(jì)算使數(shù)據(jù)傳輸需求降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)，服務(wù)延遲縮短至原有模式的百分之一。

上海正在構(gòu)建完整的太空計(jì)算產(chǎn)業(yè)生態(tài)。中科天算與本地科研機(jī)構(gòu)在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、光通信芯片等領(lǐng)域形成技術(shù)協(xié)同，其萬卡級(jí)超算中心將采用上海企業(yè)研發(fā)的高功率激光通信陣列，實(shí)現(xiàn)10Tbps級(jí)星地?cái)?shù)據(jù)傳輸。產(chǎn)業(yè)資本的早期介入加速了技術(shù)轉(zhuǎn)化進(jìn)程，去年完成的數(shù)千萬元天使輪融資中，上海未來產(chǎn)業(yè)基金占比超六成，為關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)提供資金保障。

高校科研力量成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐。上海交通大學(xué)與商業(yè)航天企業(yè)共建的太空計(jì)算聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，已啟動(dòng)太空計(jì)算芯片、智能衛(wèi)星機(jī)器人等前沿項(xiàng)目研發(fā)。其產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)東方天算公司入駐交大工研院后，三個(gè)月內(nèi)即完成首條天基計(jì)算設(shè)備產(chǎn)線建設(shè)，預(yù)計(jì)明年可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能百套級(jí)設(shè)備交付，形成"基礎(chǔ)研究-技術(shù)攻關(guān)-產(chǎn)業(yè)應(yīng)用"的完整創(chuàng)新鏈條。