9月24日上午，山東海陽市附近海域，一支穿云箭打破了蔚藍海面和天空的寧靜。萬眾注目下，搭載了八顆衛(wèi)星的捷龍三號遙四運載火箭成功發(fā)射升空。

之江實驗室天基計算系統(tǒng)研究中心科研副主任李超，緊緊盯著向天狂飆的耀眼光芒，他和團隊半年來奮斗的心血——智加X2星載智能計算機，也正搭載于產(chǎn)自浙江、國星宇航的星時代-21號衛(wèi)星隨火箭一飛沖天。

升空之后，火箭將星時代-21號等衛(wèi)星送入預(yù)定軌道。智加X2一旦開機啟動，天上就多了一顆能看、會算的“智慧星”。

“捷龍三號遙四”運載火箭發(fā)射畫面 圖源：直播錄屏

智能計算機上天：

衛(wèi)星也可以在云上做“計算”

由之江實驗室天基中心團隊研發(fā)的的第二代星載智能計算機智加X2，黑色，如移動硬盤一般大小，拿起來掂量掂量，分量不輕。在智加X2上天前夕，記者來到之江實驗室看到了這臺星載計算機的“真身”。

星載智能計算機智加X2概念圖 圖片由之江實驗室提供

“別看這不足1公斤的黑盒子小，里面可藏著32TOPS的算力，每秒能完成32萬億次的計算操作，”李超介紹，“它的功能就像天上衛(wèi)星的‘大腦’，能實時智能處理星上遙感數(shù)據(jù)，也能進行系統(tǒng)軟件故障自檢和自恢復(fù)等?！?/p>

給衛(wèi)星裝上一個“算力大腦”，意義非凡。此前，天上的衛(wèi)星像一個“無情的攝影機器”，會對地面上的情況進行連續(xù)不斷地拍攝，然后等衛(wèi)星過境中國時，將圖像傳到地面處理中心，進行圖片分析和處理。受限于網(wǎng)絡(luò)帶寬限制，部分圖像數(shù)據(jù)無法全部回傳地面，整個數(shù)據(jù)傳輸處理過程時間長、效率低、準確性也沒有保證。有了智加X2的存在，衛(wèi)星可以從“天感地算”升級到“天感天算”，直接在軌道上處理和分析數(shù)據(jù)，通過智能算法實現(xiàn)對地球表面更為精細的觀測和監(jiān)測。

比如衛(wèi)星遙望地面時，如果有濃厚的云層遮擋，智能算法能直接分辨減少拍攝；當?shù)厍虻牧硪欢?，正發(fā)生嚴重的火災(zāi)事故，智能算法能夠直接分辨類似的自然災(zāi)害問題，快速反應(yīng)實時傳輸數(shù)據(jù)；又或者在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，天上的智能計算機可以精準檢測農(nóng)作物的生長狀況或產(chǎn)值，幫助農(nóng)民優(yōu)化種植方案，提高產(chǎn)量和質(zhì)量……

除了實時高效、精確可靠的數(shù)據(jù)采集和分析能力，智加X2還能實現(xiàn)圖像的智能壓縮。“衛(wèi)星拍攝一張圖片可能需要占4-5G的存儲空間，但我們在不影響圖像質(zhì)量的情況下，可以將圖像壓縮十倍有效減少帶寬的使用和存儲空間的占用。”李超說道。

裝載在衛(wèi)星上的智加X2 圖片由之江實驗室提供

最快的速度最低的成本：

半年迭代X1至X2

今年2月，智加X2的“前輩”第一代星載智能計算機已經(jīng)搭載捷龍三號運載火箭飛上天空，半年時間里，智加X1運行情況良好穩(wěn)定，已經(jīng)開展了百余次測試，實現(xiàn)正常運行。

相較前一代，智能X2集成度更高，功耗降低了50%，體積和重量減輕了30%以上。航空航天材料要求高、成本高，李超告訴記者：“載荷重量能降低1g，和節(jié)約了1g黃金差不多?！?/p>

大幅度降低研發(fā)成本，并對功能進行升級迭代，僅僅用了半年時間，李超團隊是怎么做到的？李超說：“之江實驗室的優(yōu)勢，就是我們能以最低的成本和最快的速度去完成技術(shù)目標?！?/p>

今年，之江實驗室探索建立了重點科研任務(wù)總體部制度，打造了太空計算系統(tǒng)科研任務(wù)總體部，跨中心、跨學(xué)科組建團隊，實行技術(shù)線和行政線“雙總制”。這樣的體制機制有效提升了科研效率，提升了科研強度。

“我們也吸取了很多傳統(tǒng)航天工程的優(yōu)點，在自己需求的框架范圍內(nèi)，設(shè)計了一套適合自身技術(shù)產(chǎn)品的研制方法?！崩畛忉專热缰瓕嶒炇业膬?yōu)勢在于智能計算，為了保證系統(tǒng)的安全性和可靠性，很多情況下都是通過軟件設(shè)計去彌補硬件上器件的不足?！艾F(xiàn)在我們就用算法有效實現(xiàn)了系統(tǒng)在軌重啟、自效驗、容錯等功能。”

李超和團隊實驗現(xiàn)場 圖片由之江實驗室提供

平均年齡30歲：

他們要在太空織密一張算力網(wǎng)

今年7月，當記者走進嘉興衛(wèi)星中試基地時，這里進行著星載智能計算機與衛(wèi)星的聯(lián)調(diào)聯(lián)試工作。來自之江實驗室的幾個年輕人，穿著全套工作制服，正加急調(diào)試智加X2的運行功能。他們時而在電腦上調(diào)整一行行代碼，時而走到一個銀色大鐵皮前，查看星載智能計算機的運行情況。

之江實驗室科研人員與國星宇航科研人員合作攻堅 圖片由之江實驗室提供

之江實驗室天基中心工程專員李世林告訴記者，這段時間他們在驗證智加X2和衛(wèi)星上各個軟件間的適配功能，測試它的穩(wěn)定性?！爸皥F隊幾名成員在四川進行功能開發(fā)工作，前一周晚上10點，大家收到了系統(tǒng)故障問題，第二天就趕來了嘉興，要趕緊排查解決?！?/p>

李世林今年27歲，是團隊的年輕力量，他說，到嘉興以后，每天的日常就是酒店和基地兩點一線。在測試階段，因為要在特定的條件完成所有實驗。對于研發(fā)人員們來說，加班到10點后，甚至通宵工作都是“家常便飯”。

“整個智加X2的主要研發(fā)團隊平均年齡也僅在30歲左右，”李超說，“大家年齡小，有干勁，這份工作時常需要加班，靠的就是每一個人的責任心?！?/p>

但一群年輕人想要推動的是一個大星座的夢想。目前，之江實驗室正在研發(fā)通過布局更多的星載智能計算機，未來，同樣搭載智加系列計算機的太空計算系統(tǒng)“首發(fā)星座”將發(fā)射升空，希望在太空織起一張智能算力網(wǎng)。

李超介紹，“首發(fā)星座”中的十幾顆衛(wèi)星可以在天上相互連接，進行數(shù)據(jù)的分析計算，把有用的信息秒速級傳回地面，將在智慧城市、智能交通、環(huán)境保護、災(zāi)害預(yù)警等多個領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。

“現(xiàn)有的技術(shù)，全球大部分的衛(wèi)星都是‘單星作戰(zhàn)’，就像一個風箏分別和地面連接，受限于地面基站數(shù)量和傳輸帶寬，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男瘦^低，”李超說道，“而太空計算系統(tǒng)把所有的衛(wèi)星連成一顆衛(wèi)星，將大幅提升數(shù)據(jù)傳輸效率?！?/p>

當我們仰望星空，會眨眼的星星帶給我們浪漫的盼望和希冀。以后，天空上還有更多代表智慧的“星星”帶著科學(xué)家的努力，用最前沿的技術(shù)，為我們的交通出行、生命安全、勞動生產(chǎn)創(chuàng)造新未來。