上海正將「太空算力」由一個前沿概念,逐步變成涵蓋硬件、軟件、通信及應用的產業集群。
8月30日,上海市松江區舉行全國首屆太空計算產業發展論壇,並正式啟動太空算力產業基地。這項布局把衛星製造及星座營運,與半導體、人工智能、雲服務、科研及投資串連起來,目標是建立一套由太空端至地面端的數據及計算生態。
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點解選擇松江?
松江正把「6G+AI+衛星互聯網+天基計算」列為重點發展方向,當地已有一定的衛星產業基礎,涵蓋衛星製造、星座營運、載荷、元器件及應用服務等環節。
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商業航天企業垣信衛星亦以松江為重要基地,相關企業負責開發及營運千帆低地球軌道星座;區內同時聚集其他衛星製造及航天科研資源。
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這些現有條件,解釋了點解論壇會在松江舉行。太空算力並非單靠一間衛星公司就可以完成:晶片研發商要知道衛星平台可以提供幾多電力及散熱能力;衛星製造商要了解計算載荷的算力需求;能源及熱控企業要掌握處理器的實際功耗;投資者則需要看清技術由驗證走向商業化的成熟路線。
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涉及哪些企業及技術?
論壇邀請了航天開發商、半導體製造商、人工智能專家、雲服務供應商、科研機構及投資者參與,代表企業超過40間。現場亦有中國科學院及中國信息通信研究院專家,以及上海未來產業基金代表出席。
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相關產業鏈不止於火箭和衛星,合作方向包括:
- 適合太空環境使用的晶片及星載計算平台;
- 衛星載荷及平台;
- 星間激光通信;
- 太空能源系統及熱控技術;
- 儲存設備及操作系統;
- 人工智能模型及應用;
- 星座組網及連接雲端的服務。
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上海早於今年5月已成立太空算力產業生態伙伴計劃。復旦大學獲選為理事長單位,上海垣信衛星科技、中科天算(上海)信息科技及中國科學院微小衛星創新研究院為副理事長單位;上海星樞天算航天科技則擔任秘書長單位,首批共有16間成員機構參與。
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這個伙伴計劃,為松江的新基地之外再加上一層產學研協作架構,嘗試把大學、科研院所及企業,由基礎研究一路連接至星座部署和商業應用。
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衛星不再只負責「影相」:太空計算點運作?
傳統遙感流程通常是:衛星收集影像或其他感測器數據,再將數據下傳到地面站,主要依靠地面系統進行儲存及分析。數據量越大,對星地通信頻寬、儲存空間及地面處理能力的要求就越高。
太空計算就係將部分處理工作搬近數據來源。裝有高性能處理器的衛星,可以在軌道上分析影像、識別訊號中的事件,或者先將數據按重要程度分類。相比把所有原始檔案傳回地面,衛星可以只下傳分析結果、警報或最有價值的檔案。
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這種方式理論上可以帶來三個實際好處:
- 減少原始數據傳輸量: 在軌分析可以降低經地面鏈路傳送的數據量。
- 更快作出反應: 數據在收集地點附近處理,有助縮短由觀測到取得可用資訊的時間。
- 令星座協作更靈活: 衛星透過高速通信互相連接後,可以在網絡內分配計算工作、轉送數據,甚至將任務交由其他衛星處理。
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當然,這不代表所有運算都要放上太空。較現實的架構,應該是由衛星、星間鏈路、地面站及雲端基礎設施分工,按不同任務將工作放在最合適的一層完成。
「星樞計劃」想建立全球天基智能網絡
上海的「星樞計劃」定位,是構建全球天基智能計算網絡,目標包括在軌處理數據、按需求調度算力,以及提供即時服務。
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換句話講,衛星將不再只是各自收集數據的獨立平台,而可能成為分布式計算系統中的一個個節點。5月成立的產業生態伙伴計劃,將「星樞計劃」列為首個重大產業行動,反映上海的策略正由單點技術突破,轉向協同推進整個體系。
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較早前的報道提到,計劃初期會以計算衛星及邊緣計算衛星進行技術驗證,之後再擴展至商業階段,最終構想為更大規模的星座。不過,這些數字屬於發展路線圖,並不代表現時已經存在一個具備相應規模的商用網絡,因此應視為目標,而非已經達成的能力。
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軌道數據中心:長遠願景,仍有不少難題
最進取的構想,是在太空建立由太陽能供電的軌道數據中心。支持者認為,衛星可以利用太空中持續的太陽能,在地球上空直接處理數據,長遠或有機會減輕地面電力系統的部分負擔。
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但這並不代表軌道數據中心短期內可以取代地面數據中心。太空系統要面對供電、真空環境下散熱、輻射對電子元件的影響、發射及維修成本、可靠性,以及太空碎片等風險。現有資料將軌道數據中心描述為長期方向;目前上海較即時的工作,仍然集中於產業協調、技術驗證及在軌應用。
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因此,松江今次成立基地,更適合理解為先搭建「底座」:由晶片、計算載荷、通信、能源及熱控,到軟件、衛星、應用和標準,逐一補齊太空計算所需的關鍵環節。按照松江區行動方案,到2030年相關產業規模將突破500億元人民幣,並吸引超過80間上下游企業;這些是政策目標,並非目前已經取得的成果。
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上海真正想爭取的是甚麼?
中美商業航天競爭升溫之際,競爭焦點已經不只在於誰可以發射更多火箭或擁有更多衛星,也在於誰能掌握由軌道硬件、數據傳輸、人工智能服務到地面雲端協調的完整基礎設施。
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上海透過論壇及產業基地,將原本分散於航天、晶片、AI、雲計算及能源等領域的企業和機構拉到同一張圖上。這並不能證明大型軌道數據中心已經具備成熟的商業條件,但就顯示上海正將太空計算列為協調式的產業及科研重點,並以松江作為把「軌道數據生態」落實到硬件、標準及應用的試驗場。
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