编者寄语

全球空天科技领域正加速推进“计算+通信+感知+存储”跨域融合,星载智能计算、空天通感算控一体化、大规模星座天基云计算等空天计算融合技术,成为突破空天信息处理时效与能力瓶颈的核心路径。当前技术发展面临多重关键挑战:星载智能计算器件陷入“抗辐照性能与高性能算力难以兼顾”的技术困境,空天通信、感知与计算的协同缺乏统一技术框架导致协同效率低下,大规模低轨星座组网与天基云计算的适配性不足制约算力调度灵活性,海量空天数据的存储-计算分离架构降低处理时效,卫星大数据快速筛选与去噪技术尚未形成标准化方案。

本期选题整合6项源于CNCC、CCF Chip等权威会议的空天计算融合核心成果,聚焦星载智能计算硬件架构、空天通感算控协同、星座天基云计算、空天数据存算融合、卫星大数据智能计算、可信边缘智能等关键方向,系统呈现空天计算融合领域的技术突破与探索,为解决技术痛点、推动跨技术方向协同创新提供学术与技术参考。


编委主任:苏金树 CCF会士 军事科学院教授

本期主编:刘垚圻 CCF容错计算专委会副秘书长 中国科学院计算技术研究所副研究员

天基算力网和极光1000星载智能计算机研制

天基云计算、高分辨率遥感图像处理等任务对星上高性能智能算力提出了需求,这类的计算需求可以通过单星的智能计算机满足,也可以通过虚拟化的天基算力网满足。目前,设计星载的智能计算机面临着关键计算器件“传统抗辐照芯片用不上,而高性能商业器件不敢用”的困境。本报告将介绍我们在“性能优先原则下保可靠”的思路指导下,中国科学院计算所和之江实验室联合研制的以国产商业器件和商业操作系统为基础的极光1000星载智能计算机。我们首先提出了使用OODA(感知-判定-决策-行动)作为刻画自主智能的新处理范式,抽象装备类智能计算的需求。在计算体系架构上,提出了卡群的可扩展、可隔离架构,有效支持异构专用处理和容错迁移等革新,通过和探测器和控制器的紧密耦合,实现感算通控一体。极光1000已应用于多颗遥感卫星的星上智能计算中。进一步,要提高算力和可靠性,构建天基算力网将是面对动态、时敏信息处理的新的计算模式,本报告将介绍在这方面的一些思考。

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空天通信感知计算一体化-卫星计算:通感算控一体化

作为5.5G/6G标准的跨域融合关键技术,通信感知一体化技术受到学术界和工业界的广泛关注。本报告首先介绍通信感知一体化的概念内涵,接着围绕空天一体化重大需求,分析基于通讯感知计算一体化的挑战和机遇,并简要介绍北航未来通信与网络推进组近期的相关工作进展。

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大规模星座组网与天基云计算发展

简述目前国内外在微纳卫星研制的技术进展,主要卫星研制单位在卫星低成本批产、批量化组网、星座运营及应用方面的技术发展趋势、天基云计算在大规模星座应用中的发展趋势。

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基于存算融合的科研创新计算基础设施构建中的若干问题(以地球科学为例)

存算融合是大数据中心和超算中心共同面临的未来发展方向之一,也是国家倡导的新型数据中心体系的核心内容,是支撑数据驱动科研范式的重要基础性信息体系。报告以地球科学领域中GoogleEarth Engine、Australian Geoscience Data Cube和CASEarth等基于存算融合的创新科研基础设施为例,分享了目前地球科学与存算融合体系相结合的形式与成效,分析了超算向存算、数算、智算演化中对于传统数据中心和传统超算中心的挑战,比如计算架构、网络传输、数据管理、知识管理、数据治理以及科技资源布局等,并介绍了国家对地观测科学数据中心和国家超算已经开展的相关合作情况。

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卫星大数据计算与应用服务探索

卫星诞生之初是为了传输信息通信数据,然而随着卫星互联网技术的发展,卫星产生的数据已经远远超过卫星本身传输的数据,卫星大数据在计算与应用服务方面正逐渐产生价值。报告首先汇报基于北邮天算星座产生的数据类型;然后介绍我们在卫星大数据研究方面的成果探索,如数据超快速筛选,去噪方法等;最后汇报我们正在建设的卫星大数据平台及相关应用服务。

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面向可信边缘智能的数据共享与模型复用

首先介绍面向边缘智能的数据共享理论与方法,包括基于kautz度量空间的数据共享方法、面向相似性查询的最优索引理论。然后介绍边缘智能模型复用与可信性管理,包括跨应用模型容量复用、跨节点算力与数据复用、模型复用关系的有向无环图溯源等。通过模型复用,减少面对异构设备与多样化应用的模型训练成本,最大化模型效益,并通过模型水印技术实现模型复用过程的可信性与版权管理。

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