“與以往的衛星不同，‘天智二號’D星不再單設星務、姿控、數管等分系統。”中國科學院軟件研究所研究員趙軍鎖告訴科技日報記者，得益于高達40TOPS(即每秒鐘萬億次操作)的星載算力，衛星軟件首次實現統一微云計算平臺上的全部署，進而驅動智能調度和運算。

智能的基礎是“數據共享”

2017年，科技部副部長李萌在解讀《新一代人工智能發展規劃》時指出，新一代的人工智能主要是大數據基礎上的人工智能。

5年多以來，地面上的人工智能已經逐步實現數據共享和數據驅動。而在空天領域，受限于組織架構和算力等原因，數據一直局限在分系統內部。

“例如，恒星敏感器是衛星姿態控制系統的重要組成部分，它獲取的數據以往只能用于衛星姿態的控制，這些數據對其他任務比如圖像采集也有作用，能不能利用上呢？”趙軍鎖說，“天智二號”D星上自主研發的天基超算平臺能打破原有的分系統分割，實現數據共享，驅動智能運算。

據介紹，“天智二號”D星在硬件方面首次采用智能計算引擎+交換機+智能部組件的創新架構設計。交換機作為“樞紐”，對上連接各種計算引擎，對下連接超分相機、寬視場相機、測控磁棒、慣性測量單元等組件，形成了“聯控聯用”的新模式。

“‘聯控聯用’的好處是不但降低了接口設計復雜度，而且提高了存算資源利用率。”趙軍鎖說，“天智二號”D星體積小能量大，在設計時便提高要求，采用緊湊結構，在確保高星載算力、實現米級對地分辨率的同時，身材小巧，僅19公斤。

“開放”讓衛星越來越聰明

“不斷演進的能力是智能化的更高階段。”趙軍鎖表示，科研工作要立足長遠，尤其面向深空探索的科研項目，在設計時更應該預留升級、演進、迭代的系統框架。

為此，“天智二號”D星在軟件設計上采用了開放系統架構的天智軟件棧。趙軍鎖介紹，其性能與手機系統中的“安卓”相似，有著良好的開放性，配有專門的開發運維一體化平臺，可快速迭代、持續演進，從而不斷提升在軌衛星的智能化水平。

這一系統大大降低了衛星應用上載到太空中進行測試的“門檻”：衛星應用僅需上載至該系統，就可根據拍攝任務自動調整衛星姿態，利用人工智能技術對圖像數據進行在軌實時處理，自動選取地面站并建立連接后將數據第一時間下傳到地面。因此，“天智二號”D星上的地面任務難度大幅降低，信息時效性也將大幅提升。

據介紹，“天智二號”D星入軌后將首次在軌開展新一代智能衛星架構與天基智能軟件棧驗證試驗，評估多方算法及模型的在軌應用效能。在軌期間由聯合研制單位天基綜合信息系統重點實驗室(軟件總成)、湖南航升(硬件總成)、國防科大、北京勱亞、天勰力、西安寰宇、天津云遙等多家軟件定義衛星技術聯盟成員共同管理使用。

趙軍鎖介紹，中國科學院軟件研究所后續將與軟件定義衛星技術聯盟各成員單位共同研發更多的新技術試驗衛星，建設天智試驗星座，加快天智軟件棧、天智協議棧及其他軟件定義衛星技術的演進速度，面向巨型星座建設和運維開展持續的技術創新。(科技日報 記者 張佳星)