“天智一号”下半年将升空

据央视发布，中国第一颗软件定义卫星“天智一号”预计于下半年在酒泉卫星发射中心搭载发射升空。

人工智能可利用的数据有哪些？

社交数据、棋谱、诗歌、病历……

和它们比起来

有一种数据会将人工智能的高度拉升至寰宇

那就是卫星采集获得的数据

接下来小科就带你看看带上“大脑”的卫星

在太空干什么？

高性能计算，让数据处理从地到天

目前的人工智能技术水平越来越高，与地球空间信息科学融合进而完成3件事，即“地球空间信息海量数据的获取、智慧空间数据处理与挖掘、地球空间数据驱动应用”。这与人工智能获取信息、深度挖掘和作出反应的3大阶段步调一致。

数据的处理将从“地”转移到“天”。“卫星上的相机和智能处理系统就能将所有的影像快速处理、提取有用的信息并驱动相应的应用。”

在这一系统的概念图中，一个虚拟的“天脑”高悬于地球上方，被称为“高性能计算单元”，它在接受地球的上传指令的同时，通过综合算“眼”（遥感、导航卫星等）、“耳”（通信卫星等）捕获的信息进行智能分析，将分析结果下传到地球用户。

“空中飞艇或飞机捕捉到的地球表面空间信息也可以加入进来。”该系统能够处理星地协同数据，进行跨越天际的大数据挖掘、计算和判断，而且能够实现不超过分钟级别延时的实时“智能”。

星上识别，比地面数据辨识更难

人眼捕捉图像，人脑辨识变化，这个任务完成迅速，但让人工智能了解人类的知识和判断非常困难，尤其在弱人工智能阶段。地球上的AI，经常被专家学者比喻成一个孩子，人类手把手教它成千上万次，直到它们能得出与人类认知相似的结论。在图像、声音辨识方面，当下的AI技术发展迅速，尤其在图像辨识方面，特定的识别领域已经做到了低于1%的误识率。但星上识别要远难于地面的数据辨识和分析。

与地球上的AI一样，星上AI同样面临数据基础的获取问题，目前的星上数据无法共享共用，通信、导航、遥感卫星各成体系。卫星的单一功能，更多地是因为部门条块之间分割很明显。此外还由于不同任务的卫星应用着不同的硬件。不同频段的天线用于不同功能的卫星上，例如导航和电子侦察对抗的卫星使用的天线并不相同。此外，空天环境的高辐射、离子风暴、温度剧烈变化等外在环境也对系统的稳定性提出了高难度的挑战。

“天脑”雏形，迈出智能卫星演化第一步

“天智一号”由中科院软件所牵头、中科院微小卫星创新研究院承担研制和测试工作，主要载荷包括能耗低、计算能力强的小型云计算平台，一台超分相机和4部国产智能手机。太空中的严酷环境中，云平台需要智能调配计算节点，响应地面的需求，对相机和手机采集到的数据进行计算分析，并传输到地面的测控站点或应用端。

为了丰富充实这颗卫星，中科院软件所2017年主办了“软件定义卫星软件创新设计大赛”，尝试通过比赛引来创新应用，胜出的软件将登上“天智一号”，在真正的太空获得检验。一款简化卫星运维系统，降低卫星应用成本的应用胜出。在太空中，冗余和繁琐的程度非常有限，这款软件能够提升卫星自动化运控能力。

此外，漂浮物等目标识别软件、3维重构软件等也将上星。软件的应用有效降低了卫星的物理载荷，并使得“天智一号”有望成为一颗智能卫星。通过软件或是在地面训练好的神经网络模型，在轨实时执行一些智能任务，例如智能目标检测识别、智能云判读、基于强化学习的智能姿态控制等。这是全新的尝试，虽然距离成熟的“天脑”还差得远，但它是通过商业化的模式，推动传统卫星向智能卫星演化迈出第一步。

人工智能时代，如果建成了“天脑”，卫星数据应用将可能在手机上接收和操作，到时卫星数据将成为大众唾手可得的数据。期待着那一天的到来！

素材：科技日报

编辑：陈文洁