把算力中心搬上天

左圖 2025年5月，太空計算衛(wèi)星星座成功發(fā)射升空。 汪江波攝（新華社發(fā)）

右圖 位于青島市嶗山區(qū)的全球首創(chuàng)算力中心高壓交直流預制艙供電站（算電島）。 張進剛攝 （中經(jīng)視覺）

近期，北京成立太空智算研究院、太空算力產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，天津組建太空數(shù)智基礎設施聯(lián)合攻關體，上海啟動太空算力產(chǎn)業(yè)生態(tài)伙伴計劃……一些地區(qū)正在加快對太空算力的前瞻布局。為什么要把算力部署到天上？發(fā)展太空算力還有哪些難點需要攻關？如何有序推進行業(yè)健康發(fā)展？

從地面走向太空

當前，我國算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)良好態(tài)勢，但算力資源整體利用率仍處結(jié)構(gòu)性分化狀態(tài)。據(jù)業(yè)內(nèi)估算，算力資源整體利用率不足70%，部分新建智算中心利用率甚至低于30%。地面算力都用不完，為啥還要布局太空算力？

什么是太空算力？“太空算力是指將計算、存儲和數(shù)據(jù)智能處理能力部署到太空環(huán)境中，依托衛(wèi)星、低軌星座、空間站或?qū)Ｓ锰掌脚_提供的計算能力。”賽迪顧問電子信息產(chǎn)業(yè)研究中心副總經(jīng)理袁鈺表示，可以通俗理解為“把算力中心搬上天”，太空算力具有全域覆蓋、數(shù)據(jù)在軌高效處理、網(wǎng)絡抗毀性較強、綠色可持續(xù)等顯著優(yōu)勢。

為何非要把算力送上太空？“太空算力要解決的并非算力總量不足的問題，而是算力資源如何更優(yōu)配置、在何處部署更為高效的問題。其核心價值在于讓算力貼近數(shù)據(jù)源頭。”中國科學院計算技術(shù)研究所研究員韓銀和告訴記者，當前，太空每天產(chǎn)生海量遙感數(shù)據(jù)，絕大部分需回傳地面處理，這帶來兩方面突出矛盾。一方面，受星地傳輸窗口和鏈路能力限制，數(shù)據(jù)從采集到處理完成往往需要數(shù)小時甚至更長時間，難以滿足災害監(jiān)測、應急響應等場景對分鐘級乃至秒級實時性的要求。另一方面，海量原始數(shù)據(jù)全部下傳，對寶貴的星地鏈路資源造成巨大壓力，且傳輸成本高昂。若能在軌完成智能處理、特征提取與初步?jīng)Q策，僅下傳高價值信息，將大幅提升系統(tǒng)整體效率和時效性。“部分地面智算中心利用率偏低，更多源于建設與應用脫節(jié)、跨域調(diào)度機制不暢等問題。太空算力則遵循‘需求牽引’的建設邏輯，直接面向太空中地面算力無法有效覆蓋的特定應用場景，屬于產(chǎn)業(yè)升級的自然延伸，而非對地面算力的簡單重復建設。”韓銀和說。

國研新經(jīng)濟研究院創(chuàng)始院長朱克力表示，太空算力并非替代地面機房，而是作為補充，專門承接廣域監(jiān)測、應急調(diào)度、跨境全域感知等特殊剛需場景，打通從數(shù)據(jù)采集、在軌計算到指令下發(fā)的完整閉環(huán)，形成地面通用算力與太空特種算力互補協(xié)同的完整算力供給體系，為新質(zhì)生產(chǎn)力拓展全新發(fā)展空間。

打造差異化賽道

太空算力是繼通信、導航、遙感后的新一代天基信息服務能力，各國均加速開展星座組網(wǎng)與在軌計算驗證。近期，SpaceX正式登陸美股資本市場，以750億美元募資成為全球迄今最大IPO（首次公開募股），而太空算力正是SpaceX向資本市場講述的核心增長敘事。我國多地集中出臺專項機制、組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)合體布局太空算力，背后則兼具戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟多層考量。

6月以來，北京市首個太空算力產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心宣告成立，該中心采用“公司+聯(lián)盟”協(xié)同發(fā)展模式，搭建集技術(shù)研發(fā)、中試驗證、在軌測試、成果轉(zhuǎn)化于一體的全鏈條產(chǎn)業(yè)服務平臺；北京太空智算研究院在北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)注冊成立，將圍繞星載算力芯片、星間激光通信、太空能源與散熱、天地一體化網(wǎng)絡及空間安全標準等方向開展關鍵共性技術(shù)攻關。

5月29日，國家超級計算天津中心聯(lián)合航天神舟科技公司、飛騰、曙光、中電科藍天、航天518所、特種化學電源全國重點實驗室等京津冀核心單位，組建太空數(shù)智基礎設施聯(lián)合攻關體，聚焦構(gòu)建天地一體算力基礎設施，促進全鏈條協(xié)同創(chuàng)新，力爭在關鍵技術(shù)領域取得實質(zhì)性突破。此前，上海太空算力產(chǎn)業(yè)生態(tài)伙伴計劃已正式啟動成立，復旦大學為理事長單位，首批共16家成員單位共同參與。

從區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度看，朱克力分析認為，北京依托航天科研國家隊和頂尖算力研發(fā)資源，主攻底層技術(shù)與大型太空數(shù)據(jù)中心；天津依托先進制造配套能力，打造硬件聯(lián)合攻關載體；上海依托商業(yè)航天生態(tài)，搭建產(chǎn)業(yè)協(xié)同伙伴計劃。各地立足自身稟賦，打造差異化賽道，培育覆蓋芯片、衛(wèi)星制造、星間通信、行業(yè)應用的完整產(chǎn)業(yè)鏈，形成區(qū)別于傳統(tǒng)電子信息產(chǎn)業(yè)的新增長極。

從國家競爭維度來看，袁鈺表示，一是競爭有限稀缺的軌道資源，國際電信聯(lián)盟（ITU）的規(guī)則是“先占先得”，低軌頻譜資源一旦被占用，后來者必須協(xié)調(diào)或等待；二是搶先布局救災應急、海洋經(jīng)濟、能源勘探等太空算力核心場景，搶占巨大市場空間；三是新型算力基礎設施不可依賴他國，占據(jù)太空算力節(jié)點，有助于實現(xiàn)本國算力經(jīng)濟的穩(wěn)健與安全發(fā)展。

韓銀和認為，從全球格局看，我國在太空計算領域的技術(shù)驗證和單點突破起步較早，積累了寶貴的在軌經(jīng)驗。美國則憑借其商業(yè)航天體系的整體優(yōu)勢，在系統(tǒng)級工程化部署和規(guī)模化商業(yè)運營方面處于領先地位。“我們已通過試驗驗證了單星和多星協(xié)同的技術(shù)可行性，而美國企業(yè)已著手建設大規(guī)模算力星座。如果我國不能盡快依托重大工程，將早期的技術(shù)驗證優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為批量化、規(guī)模化的部署能力，就可能在未來的產(chǎn)業(yè)競爭中面臨落后的風險。”韓銀和說。

需多方協(xié)同攻關

太空算力是未來空天信息體系不可或缺的戰(zhàn)略性基礎設施。未來太空經(jīng)濟將形成以數(shù)據(jù)為關鍵生產(chǎn)要素、以網(wǎng)絡為基礎承載、以計算為核心增值服務的綜合形態(tài)。業(yè)內(nèi)人士認為，我國的核心競爭力在于起步早、技術(shù)驗證扎實且關鍵環(huán)節(jié)自主可控，但在規(guī)模化部署能力方面仍存在短板，與領先國家的差距正從單項技術(shù)的比拼，延伸至整個工程化與產(chǎn)業(yè)化體系的競爭。

韓銀和認為，太空算力面臨的是系統(tǒng)性技術(shù)挑戰(zhàn)，需多方向協(xié)同攻關。太空能源、太空芯片、太空容錯、太空操作系統(tǒng)、太空散熱等核心技術(shù)方向尤為關鍵。以太空芯片為例，應發(fā)展基于RISC-V指令集架構(gòu)的自主可控、高性能、耐輻照計算芯片及配套套片，突破面向太空強輻射、寬溫變環(huán)境的專用核設計、抗輻照加固、低功耗架構(gòu)等關鍵技術(shù)。

發(fā)展太空算力并非孤立的技術(shù)探索，而是一項具有顯著產(chǎn)業(yè)帶動效應的系統(tǒng)工程，能夠牽引多個前沿領域?qū)崿F(xiàn)協(xié)同突破。“為滿足太空計算對能源與散熱的高要求，將直接推動高效太空光伏、先進熱管理等相關技術(shù)的突破；為支撐星上數(shù)據(jù)處理與信息回傳，又需同步提升星間、星地通信與操作系統(tǒng)的能力水平。要研制出能在強輻射、寬溫變等惡劣環(huán)境下長期可靠運行的‘太空計算機’，就需要發(fā)展耐輻照、高可靠的先進電子器件與存儲產(chǎn)品，建立自主的芯片設計工具鏈和制造能力。因此，布局太空算力是在為高精尖產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造一個明確而富有挑戰(zhàn)性的重大應用場景，通過需求牽引，帶動整條產(chǎn)業(yè)鏈向高端化演進。”韓銀和說。

在袁鈺看來，真空環(huán)境下的“熱堆積”、太空輻射的干擾與破壞、大功率處理器的持續(xù)供電、高昂的發(fā)射成本與在軌維護成本，是目前面臨的主要挑戰(zhàn)。他認為，推動太空算力產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，須從天地一體的算力供給頂層設計、太空算力處理器與能源接口統(tǒng)一等關鍵技術(shù)突破、重點應用領域場景化示范應用等三方面發(fā)力，構(gòu)建系統(tǒng)完備、科學規(guī)范、運行有效的發(fā)展體系。

“應堅持太空算力與地面算力協(xié)同發(fā)展定位，形成優(yōu)勢互補的算力供給格局，穩(wěn)步推動產(chǎn)業(yè)從技術(shù)試驗走向規(guī)模化可持續(xù)商用。”朱克力建議，堅持頂層統(tǒng)籌、錯位發(fā)展、技術(shù)攻堅、規(guī)范治理協(xié)同發(fā)力，避免一哄而上、無序內(nèi)卷，構(gòu)建天地一體化良性產(chǎn)業(yè)生態(tài)，推動太空算力產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步健康發(fā)展。（中國經(jīng)濟網(wǎng)記者 李 方）