原標(biāo)題：上海未來產(chǎn)業(yè)基金、格物致知私募基金聯(lián)合領(lǐng)投

　　太空超算實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)下半年發(fā)射

　　國(guó)內(nèi)首個(gè)太空計(jì)算聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室和產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)也已在滬布局

　　■依托中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所的技術(shù)積累，中科天算在容錯(cuò)計(jì)算和熱控系統(tǒng)方面開發(fā)的技術(shù)方案，比國(guó)際上已公布的方案更先進(jìn)。中科天算還研制出多卡全尺寸GPU架構(gòu)的天基超算節(jié)點(diǎn)原型機(jī)，突破了天基計(jì)算受限于單機(jī)性能的瓶頸

　　把人工智能超算中心建在太空，這個(gè)看似科幻小說內(nèi)的情節(jié)，已成為未來產(chǎn)業(yè)的熱門賽道。近日，SpaceX公司向美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)申請(qǐng)發(fā)射最多100萬顆衛(wèi)星，建立軌道數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)，還并購(gòu)了人工智能初創(chuàng)企業(yè)xAI。在中國(guó)，中科天算公司已研制出多卡全尺寸GPU架構(gòu)的天基超算節(jié)點(diǎn)原型機(jī)，其計(jì)算能力相當(dāng)于一個(gè)小型數(shù)據(jù)中心。

　　獲得上海未來產(chǎn)業(yè)基金投資后，中科天算將于今年下半年發(fā)射太空超算實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)。這家中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所孵化的企業(yè)，計(jì)劃2030年完成萬卡級(jí)太空超算中心在軌部署。

　　“天基計(jì)算是未來空間與未來信息領(lǐng)域的關(guān)鍵前沿技術(shù)，我們將助力突破算力瓶頸，投資、孵化空天信息產(chǎn)業(yè)生態(tài)?！鄙虾Ｎ磥懋a(chǎn)業(yè)基金負(fù)責(zé)人說。

　　為何要發(fā)展天基計(jì)算

　　中科天算創(chuàng)始人劉垚圻博士介紹，近年來，衛(wèi)星星座的飛速發(fā)展產(chǎn)生了海量數(shù)據(jù)，也催生了對(duì)高性能天基計(jì)算的需求。所謂天基計(jì)算，是在衛(wèi)星等天基平臺(tái)上部署計(jì)算資源，處理大規(guī)模數(shù)據(jù)，提供信息服務(wù)。

　　太空中輻射干擾大，超算中心的功耗和重量受限，為何要發(fā)展天基計(jì)算呢?原因有很多。

　　在衛(wèi)星遙感領(lǐng)域，遙感影像的地面分辨率已達(dá)到0.1米，數(shù)據(jù)量較過去的10米分辨率增長(zhǎng)了近1萬倍。然而，衛(wèi)星與地面通信的帶寬、星地通信的時(shí)間窗口是有限的，海量數(shù)據(jù)只有不到5%能傳輸回來。即使傳到地面站，也需要幾天時(shí)間，這對(duì)于重要目標(biāo)識(shí)別等應(yīng)急響應(yīng)任務(wù)來說，顯然太慢了。通過天基計(jì)算賦能，衛(wèi)星可直接從海量數(shù)據(jù)中提取高價(jià)值信息，顯著降低所需的傳輸帶寬和服務(wù)時(shí)間。

　　在衛(wèi)星通信領(lǐng)域，天基計(jì)算也有用武之地。通信衛(wèi)星用戶眾多，為確保通信效率，近年來興起了語義通信等新技術(shù)，對(duì)天基計(jì)算能力提出很高要求。

　　大模型引發(fā)的“能源危機(jī)”也是天基計(jì)算興起的重要原因。在美國(guó)，由于電力短缺，為數(shù)據(jù)中心用電犯愁的人工智能企業(yè)紛紛投資核聚變能和太空光伏。據(jù)英偉達(dá)投資的Starcloud公司測(cè)算，太空數(shù)據(jù)中心如果運(yùn)行在太陽同步軌道，可高強(qiáng)度全天候利用太陽能，接收的太陽輻射能量比地面高40%左右。

　　除了能源優(yōu)勢(shì)，太空數(shù)據(jù)中心較地面數(shù)據(jù)中心還有冷卻優(yōu)勢(shì)。太空溫度可低至零下270℃，使數(shù)據(jù)中心的熱量以輻射方式快速散發(fā)。

　　技術(shù)方案經(jīng)過在軌驗(yàn)證

　　雖然有諸多優(yōu)勢(shì)，但打造太空超算中心仍面臨不少技術(shù)難題：在軌運(yùn)行的超算系統(tǒng)會(huì)受到遠(yuǎn)超地面的太空輻射干擾，導(dǎo)致核心計(jì)算芯片無法穩(wěn)定運(yùn)行；太空設(shè)備一旦發(fā)生故障，幾乎無法進(jìn)行人工維修，所以系統(tǒng)必須具備極強(qiáng)的自主容錯(cuò)與自愈能力；太空是真空環(huán)境，缺乏空氣對(duì)流，為超高熱流密度的芯片設(shè)計(jì)高效、可靠的熱控系統(tǒng)，也是“超算上天”必須跨越的工程鴻溝。

　　依托中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所的技術(shù)積累，中科天算在容錯(cuò)計(jì)算和熱控系統(tǒng)方面開發(fā)的技術(shù)方案，比國(guó)際上已公布的方案更先進(jìn)。公司在器件、系統(tǒng)架構(gòu)、操作系統(tǒng)和算法等不同層面建立了跨層協(xié)同容錯(cuò)機(jī)制，當(dāng)輻射干擾導(dǎo)致部分計(jì)算、存儲(chǔ)單元出錯(cuò)時(shí)，仍能保障整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)的正確運(yùn)行。在熱控技術(shù)方面，針對(duì)熱流密度極高的高功率GPU等計(jì)算單元，科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了封閉式流體回路散熱結(jié)構(gòu)，它能將熱量從計(jì)算核心快速轉(zhuǎn)移到外部輻射板，破解了太空導(dǎo)熱難題。

　　這些技術(shù)方案能否通過太空實(shí)戰(zhàn)的考驗(yàn)?2024年2月，“東方慧眼”智能遙感星座首發(fā)星——東方慧眼高分01星成功發(fā)射，中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所韓銀和團(tuán)隊(duì)為這顆衛(wèi)星研制了“極光1000-慧眼”星載智能計(jì)算機(jī)，它采用國(guó)產(chǎn)芯片，建有系統(tǒng)級(jí)容錯(cuò)體系，可提供100 TOPS(每秒萬億次運(yùn)算)算力。憑借這個(gè)大算力、高可靠的天基計(jì)算平臺(tái)，東方慧眼高分01星不必將海量數(shù)據(jù)傳到地面站，而是“天數(shù)天算”，具備了在軌實(shí)時(shí)“感知—判定—決策—行動(dòng)”能力。

　　東方慧眼高分01星還完成了我國(guó)首個(gè)天基大模型的在軌驗(yàn)證。該模型以智源大語言模型為基座，融合視覺編碼模塊，在太空中執(zhí)行了圖像解析、語義交互、指令生成等任務(wù)。

　　如今，中科天算已研制出多卡全尺寸GPU架構(gòu)的天基超算節(jié)點(diǎn)原型機(jī)。它采用國(guó)產(chǎn)高性能GPU，通過可擴(kuò)展的卡群計(jì)算架構(gòu)，突破了天基計(jì)算受限于單機(jī)性能的瓶頸。今年下半年，這款原型機(jī)將發(fā)射升空，為實(shí)施“天算計(jì)劃”開展關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證。

　　上海對(duì)新技術(shù)有敏感度

　　根據(jù)“天算計(jì)劃”的時(shí)間表，中科天算將在2030年打造一個(gè)萬卡級(jí)太空超算中心。它由10顆以上衛(wèi)星組成，部署于晨昏太陽同步軌道。

　　這個(gè)天基超算平臺(tái)有能源艙、算力艙、通信艙三大核心模塊：由1平方公里太陽能電池組成的能源艙，總裝機(jī)功率超100兆瓦；由高集成度算力板陣列組成的算力艙，包含超1萬張國(guó)產(chǎn)高性能計(jì)算卡，總算力設(shè)計(jì)目標(biāo)為10 EOPS(每秒百億億次運(yùn)算)，具備可持續(xù)升級(jí)、在軌故障冗余替換功能；由超100臺(tái)高功率激光通信器組成的通信艙，總通信能力達(dá)10 Tbps(太比特每秒)，具備星地雙向通信、星間轉(zhuǎn)發(fā)與分布式數(shù)據(jù)廣播功能。

　　在實(shí)施“天算計(jì)劃”過程中，中科天算將與多家上?？蒲袡C(jī)構(gòu)和企業(yè)合作。劉垚圻告訴記者：“上海的創(chuàng)業(yè)環(huán)境非常好，太空產(chǎn)業(yè)鏈齊全，在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、多光譜遙感器、光通信、芯片等領(lǐng)域有很強(qiáng)實(shí)力，與中科天算聚焦的領(lǐng)域形成了互補(bǔ)?！?/p>

　　去年11月，中科天算完成數(shù)千萬元天使輪融資，由上海未來產(chǎn)業(yè)基金、格物致知私募基金聯(lián)合領(lǐng)投。目前，公司正在進(jìn)行天使+輪融資，也有上海投資機(jī)構(gòu)參與。“一些投資人覺得我們的項(xiàng)目處于早期階段，離商業(yè)化很遠(yuǎn)，但上海未來產(chǎn)業(yè)基金敢于投早投小，體現(xiàn)了對(duì)新技術(shù)的敏感度?！眲愛哒f。

　　這種敏感度，也體現(xiàn)在上海高校和政府部門的布局上。去年12月，上海交通大學(xué)與國(guó)星宇航簽約，啟動(dòng)建設(shè)國(guó)內(nèi)首個(gè)太空計(jì)算聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。它圍繞天基算力網(wǎng)需求，聚焦太空計(jì)算芯片、機(jī)器人衛(wèi)星、在軌增材制造等前沿領(lǐng)域，推動(dòng)形成具有全球影響力的太空計(jì)算產(chǎn)業(yè)集群。在市科委指導(dǎo)下，東方天算已入駐上海交大工研院，這家企業(yè)是太空計(jì)算聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)，旨在推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研合作和科技成果轉(zhuǎn)化，加速天基算力網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。